{"id":88839,"date":"2009-08-01T00:00:00","date_gmt":"2009-08-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2009\/08\/01\/un-estado-turbulento\/"},"modified":"2016-05-04T13:06:28","modified_gmt":"2016-05-04T16:06:28","slug":"un-estado-turbulento","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/un-estado-turbulento\/","title":{"rendered":"Un estado turbulento"},"content":{"rendered":"

\"\"FERDINAND SCHMUTZER\/WIKIMEDIA COMMONS<\/span><\/strong>Cada tanto, la naturaleza revela algunos de sus secretos a quien sabe buscarlos. Hace algunos meses, investigadores de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP) con sede en S\u00e3o Carlos, interior del estado, dieron testimonio de una de esas revelaciones, descrita en un art\u00edculo publicado en la edici\u00f3n del 24 de julio de la revista Physical Review Letters<\/em>. Manipulando una nube de gas microsc\u00f3pica mantenida en temperaturas baj\u00edsimas, el equipo del f\u00edsico Vanderlei Salvador Bagnato detect\u00f3 en ese gas un curioso fen\u00f3meno del mundo de las part\u00edculas: la turbulencia cu\u00e1ntica, anteriormente s\u00f3lo observada en el helio superfluido, un l\u00edquido con propiedades poco comunes.<\/p>\n

Durante el experimento, los f\u00edsicos mantuvieron una nube conteniendo entre 100 mil y 200 mil \u00e1tomos del elemento qu\u00edmico rubidio presa entre campos magn\u00e9ticos en un espacio decenas de veces menor que la cabeza de un alfiler y refrigerada a una temperatura muy pr\u00f3xima al cero absoluto (-273,15 grados Celsius). Bajo esas condiciones, los \u00e1tomos del rubidio alcanzan el menor nivel de energ\u00eda posible, pr\u00e1cticamente cesan su movimiento y pasan a comportarse como si fuesen un \u00fanico super\u00e1tomo con el tama\u00f1o total de la nube \u2013en ese caso, alrededor de 150 micrones (mil\u00e9simas de mil\u00edmetro) de longitud, el equivalente a 150 mil \u00e1tomos en hilera.<\/p>\n

Ese super\u00e1tomo se denomina Condensado de Bose-Einstein, el quinto estado de la materia. El condensado, previsto por Albert Einstein bas\u00e1ndose en la formulaci\u00f3n del f\u00edsico indio Satyendra Bose, s\u00f3lo fue producido experimentalmente en 1995 por dos equipos independientes en Estados Unidos \u2013el de Eric Cornell y Carl Wierman, en la Universidad de Colorado, y el de Wolfgang Ketterle, en el Instituto Tecnol\u00f3gico de Massachusetts, quienes recibieron el premio Nobel por ello. En el condensado, las part\u00edculas at\u00f3micas dejan de comportarse de acuerdo con las leyes de la f\u00edsica cl\u00e1sica, que rige el mundo macrosc\u00f3pico, para comenzar a actuar bajo las leyes de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, con propiedades muy distintas de las que presentan en otros estados conocidos de la materia (s\u00f3lido, l\u00edquido, gas o plasma).<\/p>\n

Agitando suavemente el condensado, el equipo de Bagnato observ\u00f3 en un principio el surgimiento de unos pocos v\u00f3rtices, regiones donde los \u00e1tomos se arremolinan tal como el viento en un cicl\u00f3n. Sin embargo, con el aumento de la intensidad de la agitaci\u00f3n, los v\u00f3rtices, anteriormente aislados e inconexos, se entrelazaron: generaron lo que los f\u00edsicos denominan turbulencia, lo cual dej\u00f3 al condensado con la apariencia de un queso suizo, donde cada orificio se corresponde a un v\u00f3rtice.<\/p>\n

Nuevos caminos<\/strong>
\n“Antes de ese experimento, no se sab\u00eda si exist\u00eda turbulencia en el condensado de Bose-Einstein, ni c\u00f3mo la misma se manifestaba”, cuenta Bagnato, coordinador del Centro de Investigaci\u00f3n en \u00d3ptica y Fot\u00f3nica, financiado por la FAPESP, y tambi\u00e9n del Instituto Nacional de \u00d3ptica y Fot\u00f3nica, que cuenta con el apoyo del Ministerio de Ciencia y Tecnolog\u00eda. Seg\u00fan Bagnato, ese resultado implica la apertura de varios caminos para el estudio de la turbulencia cu\u00e1ntica, hasta entonces detectada s\u00f3lo en el helio l\u00edquido. Al licuarse a tan s\u00f3lo 2,17 grados por encima del cero absoluto, alrededor de -271 grados Celsius, el helio pasa a presentar caracter\u00edsticas poco comunes, tal como la de esparcirse en todos los sentidos sin resistencia f\u00edsica, el fen\u00f3meno conocido como superfluidez.<\/p>\n

Bagnato y los f\u00edsicos Emanuel Henn, Jorge Seman y Kilvia Magalh\u00e3es, de la USP en S\u00e3o Carlos, y Giacomo Roati, de la Universidad de Florencia, en Italia, al someter al condensado a un test denominado tiempo de vuelo de las part\u00edculas, notaron que se hallaban frente a algo nuevo. En el ensayo, los f\u00edsicos desconectan durante brev\u00edsimos per\u00edodos los campos magn\u00e9ticos que mantienen el gas cu\u00e1ntico aprisionado con el objeto de observar c\u00f3mo se esparce. En consecuencia, el gas se expande. Aunque no en la manera habitual.<\/p>\n

Cuando un globo de cumplea\u00f1os explota, las part\u00edculas del gas se esparcen con la misma velocidad en todos los sentidos. Sin embargo, en el caso de un gas cu\u00e1ntico como el condensado, ocurre algo diferente: la expansi\u00f3n es m\u00e1s r\u00e1pida en el sentido en que la compresi\u00f3n es mayor. Esa caracter\u00edstica produce un efecto f\u00e1cilmente observable en laboratorio. El condensado, generalmente con la forma de un puro en el espacio tridimensional \u2013alargado en cuanto al largo y m\u00e1s bien comprimido en cuanto a la altura y la profundidad, por ejemplo-, comienza a alargarse con mayor rapidez en la dimensi\u00f3n en la cual es m\u00e1s estrecho ni bien son desconectadas las fuerzas magn\u00e9ticas. Esa propiedad lo compele a tornarse, por decirlo de alguna manera, m\u00e1s estirado en su altura, y m\u00e1s corto en cuanto al largo y profundidad, tal como si el habano hubiese sufrido un giro de 90 grados.<\/p>\n

“Apenas 15 mil\u00e9simas de segundo son suficientes para notar esa transformaci\u00f3n”, comenta Kilvia. Pero no fue lo que los investigadores observaron en el condensado con turbulencia, en el que la velocidad de expansi\u00f3n fue la misma en todas las dimensiones. “Ese comportamiento no es cl\u00e1sico ni cu\u00e1ntico”, cuenta Bagnato, pionero en la producci\u00f3n del Condensado de Bose-Einstein en el pa\u00eds. Debido a su importancia y originalidad, el resultado presentado en la Physical Review Letters<\/em> fue comentado por los f\u00edsicos Natalia Berloff, de la Universidad de Cambridge, en Inglaterra y Boris Svistunov, de la Universidad de Massachusetts, en Estados Unidos, en la secci\u00f3n viewpoint<\/em> de Physics, otra revista de la Sociedad Americana de F\u00edsica (APS, su sigla en ingl\u00e9s).<\/p>\n

La comprensi\u00f3n de c\u00f3mo y por qu\u00e9 la turbulencia surge en el mundo de las part\u00edculas cu\u00e1nticas, seg\u00fan los f\u00edsicos, permitir\u00e1 tambi\u00e9n comprender las leyes que gobiernan la turbulencia en el mundo macrosc\u00f3pico. Si de hecho eso ocurriera, significar\u00e1 un gran avance. Terror de los pilotos de aviones y comandantes de buques, la turbulencia es considerada por la APS como uno de los mayores desaf\u00edos de la f\u00edsica moderna.<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico
\n<\/strong><\/em>HENN, E. A. et al<\/em>. Emergence of Turbulence in an Oscillating Bose-Einstein Condensate<\/a>. Physical Review Letters<\/strong>. v. 103. p. 45.301-1\/45.304-1. Julio de 2009.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Investigadores observan una nueva versi\u00f3n de un fen\u00f3meno cu\u00e1ntico","protected":false},"author":16,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[304],"coauthors":[105],"class_list":["post-88839","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/88839","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/16"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=88839"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/88839\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=88839"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=88839"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=88839"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=88839"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}