Cuando saltas a un lago y mantienes la cabeza bajo el agua, todo suena diferente. Aparte de la diferente respuesta fisiológica de nuestros oídos en el aire y el agua, esto se deriva de la diferente propagación del sonido en el agua en comparación con el aire. El sonido viaja más rápido enagua, registrando a 1493 m / s, en un cómodo día de verano de 25 ° C.Otros líquidos tienen su propia velocidad de sonido, como el alcohol con 1144 m / sy helio, si se enfría a -269 ° C durantesu estado licuado, con 180 m / s.
Estos líquidos se conocen como líquidos clásicos, ejemplos de uno de los principales estados de la materia. Pero si enfriamos ese helio unos grados más, sucede algo dramático, se convierte en un líquido cuántico. Esta exhibición macroscópica de mecánica cuánticaes un superfluido, un líquido que fluye sin fricción.
Entonces, ¿qué escuchas si tomas la desafortunada decisión de meter la cabeza en este líquido? Sorprendentemente, escucharás el mismo sonido dos veces. Además del sonido normal de un líquido, existe el fenómeno del segundo sonido que se deriva dela naturaleza cuántica de este líquido. Si alguien te dice algo mientras estás sumergido en helio superfluido, primero lo escucharás como primer sonido, y luego tendrás una segunda oportunidad de escuchar cuando llegue como segundo sonido, aunque muy silenciado. Para helio superfluido, el segundo sonido es bastante más lento que el primer sonido, con 25 m / s frente a 250 m / s, entre 1 y 2 Kelvin.
Si bien la teoría convencional del segundo sonido ha sido exitosa para el helio superfluido, el aumento de condensados Bose-Einstein de átomos ultrafríos ha planteado nuevos desafíos. Un equipo de científicos dirigido por Ludwig Mathey de la Universidad de Hamburgo ha presentado una nueva teoríaque captura el segundo sonido en estos líquidos cuánticos, publicado recientemente en Revisión física A .
"Para el helio superfluido, el segundo sonido es más lento que el primero", explica el coautor Vijay Singh, "pero nos sorprendió descubrir que esto no es necesariamente cierto, que el segundo pulso puede ser más rápido". Un nuevo enfoque teóricoera necesario para capturar esto. Los problemas modernos requieren soluciones modernas, como dicen.
'Generalizamos la ruta integral de Feynman para expandir la teoría de los superfluidos describe al autor principal, Ilias Seifie, el avance conceptual. Si bien la integral de ruta, concebida brillantemente por Richard Feynman, formula la mecánica cuántica como una suma de trayectorias, estas trayectorias son clásicas."Modificamos el aspecto de estas trayectorias", continúa Seifie, "en nuestra ruta integral contienen información sobre fluctuaciones cuánticas." Imagine un fideo de piscina que se extiende de A a B como la visualización de un pobre de una trayectoria que ingresa a la ruta integral Feynman.La sección transversal de los fideos es más o menos redonda con un diámetro constante a lo largo de su longitud, pero en la nueva ruta integral, la forma de la sección transversal puede variar, puede tomar formas elípticas, imagina apretando los fideos de la piscina., los físicos se refieren a estos estados de mecánica cuántica como estados comprimidos.
'Este enfoque es ampliamente aplicable', explica Ludwig Mathey, 'se puede aplicar a cualquier método que se base en integrales de ruta'. De hecho, muchos fenómenos en la interfaz de la física cuántica y clásica pueden imaginarse para ser mejor entendidos coneste enfoque. Uno podría exprimir un poco más de la naturaleza con este nuevo marco.
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Materiales proporcionados por Universidad de Hamburgo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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