Un líquido con propiedades extraordinarias

A principios de los años setenta, Oshroff, Richardson y Lee, que trabajaban en el laboratorio de física atómica y del estado sólido en la Universidad de Cornell, descubrieron las transiciones a fases superefluidas del helio 3, a, temperaturas por debajo de tres milikelvin, -es decir, a tres milésimas de grado por encima del cero absoluto. ,El estudio de las transiciones de fase es uno de los temas de mayor interés en la física de la materia condensada. Entre estas transiciones hay algunas que, siendo extremadamente espectaculares, han llevado de cabeza a la comunidad de físicos durante mucho t...

A principios de los años setenta, Oshroff, Richardson y Lee, que trabajaban en el laboratorio de física atómica y del estado sólido en la Universidad de Cornell, descubrieron las transiciones a fases superefluidas del helio 3, a, temperaturas por debajo de tres milikelvin, -es decir, a tres milésimas de grado por encima del cero absoluto. ,El estudio de las transiciones de fase es uno de los temas de mayor interés en la física de la materia condensada. Entre estas transiciones hay algunas que, siendo extremadamente espectaculares, han llevado de cabeza a la comunidad de físicos durante mucho tiempo. H. Kanímerling Onnes consiguió, a pricipios de este siglo, licuar el helio 4 (segundo elemento de la tabla periódica) por primera vez. Gracias a ello le fue posible descubrir la superconductividad y percatarse de algunos cambios que sufre el helio líquido a la temperatura de 2,17 kelvin.

El líquido adquiere, entonces. unas propiedades extraordinarias muy alejadas de las observadas en el resto de los fluidos. Por ejemplo, se produce la pérdida de la viscosidad, lo que posibilita su flujo a través de canales de muy pequeñas dimensiones. Además, el líquido pasa de ser un mal conductor del calor a ser mejor conductor que cualquier material conocido. Estas y otras propiedades peculiares hacen que esta fase del helio líquido por debajo dé 2,17 kelvin se denomine fase superfluida.

El helio 3 es un isótopo estable del helio. Su abundancia natural es prácticamente nula. Sin embargo, este material se obtiene como subproducto en los reactores nucleares. Se podría pensar que la física de ambos isótopos del helio habría de ser muy similar. Nada más lejos de la realidad. El hecho de que los núcleos de los átomos de helio 3 y de helio 4 difieran en un neutrón cambia de entero a semientero el espín [una propiedad cuántica de las partículas elementales] del átomo, dando lugar a la alteración radical del comportamiento colectivo de los átomos. Las propiedades superfluidas del helio 4 tienen su origen en el espín entero de sus átomos.

El descubrimiento de la superfluidez en el helio 3 ha abierto un campo experimental y teórico en el que han contribuido investigadores notables, entre los que cabe destacar a Anthony Leggett.

El descubrimiento de la superfluidez en el helio 3, ha tenido una enorme importancia para avanzar en nuestra comprensión del complicado comportamiento de sistemas cuánticos de muchas, partículas que interaccionan fuertemente, como son los líquidos cuánticos, y para el desarrollo de los conceptos teóricos en el campo de los fenómenos cuánticos macroscópicos.