Científicos han creado por primera vez un vórtice cuántico para imitar un agujero negro en helio superfluido, que ha permitido ver en detalle la interacción de estas estructuras con su entorno.
Se trata de una investigación liderada por la Universidad de Nottingham, en colaboración con el King’s College de Londres y la Universidad de Newcastle (todas en Reino Unido), que ha creado una novedosa plataforma experimental: un tornado cuántico.
En concreto, han creado un vórtice gigante dentro de helio superfluido que se enfría a las temperaturas más bajas posibles. Mediante la observación de la dinámica de ondas diminutas en la superficie del superfluido, el equipo de investigación ha demostrado que estos tornados cuánticos imitan las condiciones gravitacionales cercanas a los agujeros negros en rotación. La investigación está disponible en Nature.
El autor principal del artículo, el doctor Patrik Svancara de la Facultad de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Nottingham, explica en un comunicado: «El uso de helio superfluido nos ha permitido estudiar pequeñas ondas superficiales con mayor detalle y precisión que con nuestros experimentos anteriores en el agua. Como la viscosidad del helio superfluido es extremadamente pequeña, pudimos investigar meticulosamente su interacción con el tornado superfluido y comparar los hallazgos con nuestras propias proyecciones teóricas».
El equipo construyó un sistema criogénico a medida capaz de contener varios litros de helio superfluido a temperaturas inferiores a -271°C. A esta temperatura, el helio líquido adquiere propiedades cuánticas inusuales. Estas propiedades normalmente dificultan la formación de vórtices gigantes en otros fluidos cuánticos como gases atómicos ultrafríos o fluidos cuánticos de luz. Este sistema demuestra cómo la interfaz del helio superfluido actúa como una fuerza estabilizadora para estos objetos.
El doctor Svancara continúa: «El helio superfluido contiene objetos diminutos llamados vórtices cuánticos, que tienden a separarse unos de otros. En nuestra configuración, hemos logrado confinar decenas de miles de estos cuantos en un objeto compacto que se asemeja a un pequeño tornado, logrando un flujo de vórtice con una fuerza récord en el ámbito de los fluidos cuánticos».
Los investigadores descubrieron paralelos intrigantes entre el flujo del vórtice y la influencia gravitacional de los agujeros negros en el espacio-tiempo circundante. Este logro abre nuevas vías para simulaciones de teorías de campos cuánticos de temperatura finita dentro del complejo ámbito de los espacio-tiempos curvos.
