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¿El supersólido es un nuevo estado de la materia?

El Supersólido sería sólido y fluido a la vez |Foto:BBC Mundo

El Supersólido sería sólido y fluido a la vez |Foto:BBC Mundo

Las investigaciones se llevan a cabo con un isótopo del helio

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En la escuela se aprende que la materia se puede presentar en tres diferentes estados: sólido, líquido y gaseoso.Es posible, incluso, que actualizaras esa información y leyeras sobre los superfluidos, un descubrimiento que se ganó un Premio Nobel de Física en 1996.

Pues el principal investigador de los superfluidos, el físico estadounidense John Reppy, está dispuesto a romper ese esquema de cuatro.
Y también Philip W. Anderson, físico estadounidense ganador del Premio Nobel en 1977 y en la superconductividad de la materia.

El estado sólido se caracteriza por una forma y volumen-constantes y una estructura rígida y regular, como un muro de piedra.Ambos trabajan y escriben para demostrar que existe un quinto estado de la materia: el supersólido.

"Comportamiento extraño"El estado sólido se caracteriza por una forma y volumen constantes y una estructura rígida y regular, el líquido no tiene forma fija pero sí volumen y el gaseoso carece de forma permanente y su volumen varía en función de la presión o la temperatura.

La característica de la superfluidez, por otra parte, es la ausencia total de viscosidad. Así, si se coloca un elemento en este estado en un circuito cerrado, éste fluiría eternamente sin fricción. Sin embargo, los supersólidos compartirían características con unos y con otros estados, como si fueran consistentes y líquidos a la vez.

La primera evidencia de esto la presenciaron el investigador Moses Chan y el estudiante Eun-Seong Kim en un laboratorio de la Universidad Estatal de Pensilvania, en Estados Unidos. Si se colocara un elemento superlíquido en un circuito cerrado, éste fluiría eternamente sin fricción.

Les llamó la atención el comportamiento desconocido de un isótopo (átomos de un mismo elemento con diferente masa atómica) del helio, el helio-4, cuando era sometido a una temperatura próxima al "cero absoluto" (273 grados centígrados bajo cero, en su caso).  A esa temperatura los átomos del helio-4 se congelaban y conformaban una película cristalina sólida, tal como ocurre con los átomos y las moléculas de un cuerpo sólido convencional como el hielo.
Así, pues, parecía que el estado de ese elemento era sólido. Sin embargo, en el caso del helio la congelación no implicaba que los átomos estuvieran inmóviles. Y es que, a la temperatura adecuada, un décimo de grado sobre el cero absoluto, los átomos comenzaban a experimentar las leyes de la mecánica cuántica. Sólido y fluido a la vez, las investigaciones se llevan a cabo con un isótopo del helio.

Estas leyes indican que a temperaturas normales las partículas de, por ejemplo, un gas se comportan como un grupo de pelotas de tenis encerradas en una caja pero en movimiento, chocando unas con otras continuamente. Pero a medida que bajan los grados, algunas partículas subatómicas tienden a acumularse en el estado cuántico con menos energía. Es la condensación de Bose-Einstein, que ya fue predicha por el físico Albert Einstein en la década de 1920.

En función de estas leyes, Chan observó que los átomos del helio-4 comenzaban a comportarse como sólidos y líquidos a la vez. Una parte de ellos se movía a través de la película como un superfluido; esto es, fluyendo sin experimentar ninguna fricción.

Así, el elemento mantenía la estructura de rejilla de los sólidos pero sin ser rígida y parecía poseer propiedades elásticas. A cierta temperatura, los átomos del helio comienzan a comportarse de una forma extraña. En el comunicado con el que hicieron público el descubrimiento, lo explicaban con un símil.

"Las personas que viajan en el metro están tan apretadas que apenas pueden moverse. Pero si alcanzaran la fluidez del helio-4 a una temperatura adecuada, los pasajeros podrían moverse libremente por el vagón sin tocar a los demás", escribieron."Es un elemento químico dominado por las propiedades elásticas de un sólido", observaron."Supersólido", lo llamaron en consecuencia. Sin embargo, otros investigadores han logrado resultados distintos al someter al isótopo helio-4 a tan bajas temperaturas.Además, insisten en que las supuestas propiedades elásticas del supersólido podrían estar siendo confundidas por las del helio sólido normal, ya que éste también se deforma y es elástico.Pero quien demuestre que existe el quinto estado de la materia "sería merecedor de un Premio Nobel", ha solido remarcar Reppy.