¡La referencia cultural que faltaba! A lo largo de la materia tuvimos referencias a Jorge Luis Borges, Arnold Schwarzenegger, Los Simpsons, Stanley Kubrik, Futurama, El libro de los muertos, Alan Turing, los Wachowskis, Jason Statham, Adolfo Bioy Casares, Friedrich Nietzsche, Rick y Morty, Stanislaw Lem, Flint Lockwood, Andrei Tarkovsky, Pink Floyd, John Snow y Daenerys Targaryen, Led Zeppelin, y Giorgio de Chirico entre otros. No le hacemos asco a nada. Pero a esta sopa le faltaba The Big Bang Theory. En la temporada 8 de The Big Bang Theory, Sheldon y Leonard crean una teoría (la teoría Cooper-Hofstadter) según la cual el vacío se comportaría como un superfluido. Aunque tal teoría existe, no va a ser el tema de este post, que va a lidiar en cambio con cuestiones bastante más mundanas sobre las propiedades de los superfluidos.

Comencemos con un video corto (1:44 minutos) pero muy recomendable, que ilustra varias de las propiedades de superfluidos que vimos en clase. Entre otras cosas, muestra que un superfluido puede atravesar un medio poroso (por el que un fluido viscoso no puede pasar), muestra que el superfluido también puede trepar por las paredes y escapar del recipiente, y el “efecto fuente”:

Luego pueden ver un video mas reciente (en castellano) con experimentos de vórtices cuantizados en He-4 superfluido. Las lineas blancas sobre fondo negro que se ven en los primeros 5 segundos del video son vórtices cuantizados observados en el laboratorio:

Para los que quieran leer mas sobre He-4 superfluido, les aconsejo el siguiente trabajo de Richard Feynman. Aunque es un poco antiguo y la interpretación actual de los rotones es diferente a la planteada en el artículo, muchas de las especulaciones que hace Feynman fueron mas tarde confirmadas en experimentos:

Application of quantum mechanics to liquid Helium

Este trabajo tiene una historia interesante atrás. Feynman presentó previamente sus resultados en un congreso al que asistió Onsager (que era famoso en el área). Feynman estaba bastante orgulloso de si mismo, y Onsager decidió darle una lección. La narración completa la pueden encontrar en “Surely You’re Joking, Mr. Feynman!“, pero en palabras de Feynman es más o menos así:

“Bueno, Feynman”, dijo Onsager con voz ronca, “escuché que crees que has entendido el helio líquido”.
“Bueno, sí…”
“Umm…” ¡Y eso fue todo lo que me dijo durante toda la cena! No fue muy estimulante.
Al día siguiente di mi charla, y expliqué todo sobre el helio líquido. Al final, mencioné que había algo que todavía no había logrado entender: si la transición entre una fase y la otra del helio líquido era de primer orden (como cuando un sólido se derrite o un líquido hierve, y la temperatura se mantiene constante) o de segundo orden (como ocurre en el magnetismo, donde la temperatura puede cambiar).
Entonces el profesor Onsager se levantó y dijo duramente: “Bueno, el profesor Feynman es nuevo en nuestra área, y creo que necesita ser educado. Hay algo que tiene que aprender y que debemos decirle”.
Pensé: “¡Oh no! ¿Qué hice mal?”
Onsager dijo: “Deberíamos decirle a Feynman que nadie ha podido obtener el orden de una transición a partir de primeros principios, por lo que el hecho de que su teoría no le permita calcular eso no significa que no haya entendido todo los otros aspectos del helio líquido satisfactoriamente”. Resultó ser un cumplido, pero por la forma en que comenzó, ¡pensé que me iba a dar una paliza!

En nuestro grupo de investigación trabajamos (entre otros temas) en el estudio de flujos y turbulencia en superfluidos y en condensados de Bose-Einstein. En los dos primeros links pueden ver algunas imágenes y videos de simulaciones que hicimos de vórtices cuantizados. Para los mas curiosos (o valientes), en el tercer link les dejo un paper que publicamos hace un año sobre viscosidad en superfluidos a temperatura finita; el paper usa herramientas de la materia como el ensamble gran-canónico, el potencial químico, fonones y relaciones de dispersión, y teoría cinética y camino libre medio:

Imágenes de simulaciones de turbulencia cuántica
Videos de nudos de vórtices cuantizados
Paper: Quantitative estimation of effective viscosity in quantum turbulence

En la página de la teórica ya está disponible el video de la clase de ayer, y los apuntes para la próxima clase.