Los fluidos cuánticos recuerdan a 'La Noche Estrellada' de Van Gogh, según un estudio

Un grupo de físicos de Corea y Japón ha logrado ver por primera vez en el laboratorio la inestabilidad cuántica de Kelvin-Helmholtz (KHI), algo que se había predicho hace décadas pero nunca se había pillado en fluidos cuánticos.

La cosa es curiosa: la inestabilidad crea patrones de vórtices extraños llamados esquirmiones fraccionales excéntricos (EFS), y la forma de media luna de esos vórtices recuerda, según los autores, a la luna de la pintura de Van Gogh.

La inestabilidad de Kelvin-Helmholtz (KHI) es un clásico de la dinámica de fluidos, olas y remolinos que aparecen entre dos fluidos que se mueven a diferente velocidad, como en las olas del mar o en esas nubes arremolinadas que parecen en cuadros. Los investigadores se preguntaron, y lo dicen así: "Nuestra investigación comenzó con una pregunta simple: ¿Puede la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz ocurrir en fluidos cuánticos?", afirmó Hiromitsu Takeuchi, uno de los autores.

Para lograrlo enfriaron gas de litio casi hasta el cero absoluto y formaron un condensado de Bose-Einstein multicomponente: dos corrientes que fluyen a distinta velocidad. En la frontera entre ambas apareció primero una ondulación, algo parecido a la turbulencia clásica, y luego se formaron vórtices regidos por la mecánica cuántica y la topología.

Esos vórtices resultaron ser los EFS, un tipo de defecto topológico recién descrito. Como explican los autores: "Los esquirmiones suelen ser simétricos y centrados", explicó Takeuchi. "Pero los EFS tienen forma de medialuna y contienen singularidades incrustadas: puntos donde la estructura de espín habitual se rompe, creando fuertes distorsiones. Para mí, la gran luna creciente en la esquina superior derecha de La Noche Estrellada se ve exactamente como un EFS", añadió Takeuchi.

Los esquirmiones ya eran objeto de interés en materiales magnéticos por su uso potencial en espintrónica y memoria; encontrar un nuevo tipo en un superfluido podría tener consecuencias técnicas y conceptuales para entender sistemas cuánticos y diseñar dispositivos. Los autores dicen que con medidas más finas podrían incluso comprobar predicciones clásicas del siglo XIX sobre longitud de onda y frecuencia de las ondas de interfaz impulsadas por KHI.

Además, los investigadores señalan que los EFS no encajan bien en las clasificaciones topológicas habituales: "Los EFS desafían las clasificaciones topológicas tradicionales", concluyó Takeuchi. "Sus singularidades incrustadas plantean nuevas preguntas y esperamos explorar si surgen estructuras similares en otros sistemas multicomponentes o de dimensiones superiores".