Descubren la primera prueba visible de la existencia de un segundo sonido

Los científicos están constantemente haciendo descubrimientos revolucionarios que a menudo nos cambian la vida y algunos de los cuales involucran el comportamiento no convencional de ciertos elementos.

Recientemente, los científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han descubierto que, en ciertos estados de la materia, el calor puede comportarse como sonido, lo que significa que puede actuar como una onda de sonido. El calor es una forma de energía que suele propagarse gradualmente y luego disiparse, pero en estados raros de la materia, puede comportarse como una onda de sonido. Este fenómeno se conoce como segundo sonido y solo se ha observado en algunos materiales, según el estudio realizado.

Las imágenes publicadas muestran cómo el calor puede fluir como ondas de sonido en un superfluido, que es un estado de la materia en el que los átomos no tienen fricción. Esto ocurre a temperaturas cercanas al cero absoluto, donde el movimiento de los átomos es muy reducido. 

En algunos materiales, incluidos los superfluidos como el gas cuántico de los átomos de litio, utilizado por el equipo reciente, el calor se propaga como una onda en lugar de difundirse. Los físicos han observado que el calor y la materia «se imponen entre sí», creando oscilaciones similares a las ondas de sonido.

El coautor del estudio y profesor asistente del MIT, Richard Fletcher, dijo: "Es como si tuvieras un tanque de agua y calentaras una parte hasta hervir". Además, explicó: "Si lo observaras en ese momento, el agua misma podría parecer tranquila, pero de repente un lado estaría caliente, luego el otro lado estaría caliente, y el calor iría de un lado a otro, mientras el agua parece inmóvil".

El físico húngaro-estadounidense László Tisza, también del MIT, sugirió en 1938 que los superfluidos en realidad también contienen fluidos normales. En esta mezcla, la densidad de las ondas son el “primer sonido” y el movimiento ondulatorio de la temperatura es el “segundo sonido”.

Pero a temperaturas tan gélidas, no se emite radiación infrarroja para señalar el movimiento del calor. En cambio, los investigadores presenciaron el movimiento del calor en radiofrecuencias; Cuanto más altas sean las temperaturas de los átomos, mayor será la frecuencia a la que resuenen.

Para capturar finalmente este segundo sonido en acción, el equipo científico tuvo que pensar más allá de la caja térmica habitual, ya que existe un gran problema al intentar rastrear el calor de un objeto ultrafrío: no emite la radiación infrarroja habitual.

Entonces, diseñaron una manera de aprovechar las frecuencias de radio para rastrear ciertas partículas subatómicas conocidas como “fermiones de litio-6”, que pueden capturarse a través de diferentes frecuencias en relación con su temperatura (es decir, temperaturas más cálidas significan frecuencias más altas, y viceversa). Esta novedosa técnica permitió a los investigadores centrarse esencialmente en las frecuencias "más calientes" (que todavía eran muy frías) y rastrear la segunda ola resultante a lo largo del tiempo.

El estudio se publicó en una revista llamada Science y es útil para que los científicos comprendan la naturaleza del calor en superfluidos, así como en otros materiales relacionados como superconductores y estrellas de neutrones.