El mundo cuántico se deja oír

n equipo de físicos de la Universidad de Berkeley, en California (Estados Unidos) ha conseguido hacer audible el silbido cuántico del helio-4. Los artífices de esta nueva aproximación al mundo cuántico han colocado este sonido en Internet para que todos los cibernautas que lo deseen puedan escuchar este particular coro de más de 4.000 nanosilbidos.

Enfriado a muy baja temperatura, el helio-4 se comporta como un fluido, y si se le hace atravesar una abertura de unas decenas de nanómetros de profundidad, oscila, en un fenómeno conocido como la oscilación o efecto Josephson y genera un sonido.

El efecto Josephson consiste en el paso de corrientes superconductoras a través de una unión que, normalmente y desde un punto de vista clásico, no debería dejar pasar ningún electrón. Es un fenómeno típicamente cuántico, explicable por la mecánica cuántica.

Los investigadores del helio 3 habían conseguido poner en evidencia este efecto a unas temperaturas muy próximas al cero absoluto, del orden de 1 mK. El cero absoluto es la temperatura teórica más baja posible y se caracteriza por la total ausencia de calor. Las partículas de los gases, sometidas al cero absoluto, se detendrían. Es el nivel de energía más bajo posible (0 grados Kelvin), que correspondería a unos –273.16º C.

Las claves: presión y temperatura

Ahora bien, nuevos experimentos dirigidos por Richard Packard, profesor de física en la universidad de Berkeley, y su alumno Emile Hoskinson demuestran que es posible obtener estos resultados a temperaturas 2.000 veces más elevadas, tal como explican en un artículo publicado en la revista Nature.

Para conseguirlo, los investigadores trabajaron en el helio-4, que pusieron a una temperatura de 2 K. A continuación usaron una membrana que contenía 4.225 agujeros de 70 nanómetros de profundidad, es decir, 1.000 veces menos de lo que mide el diámetro de un cabello humano, y crearon un diferencial de presión entre uno y otro de sus lados.

Así, pudo registrarse un sonido audible, cuyas características y frecuencias concuerdan con las esperadas oscilaciones de Josephson, y que traducía las vibraciones del fluido.

A largo plazo, esta proeza técnica podría utilizarse para elaborar giroscopios más sensibles, capaces de detectar las menores fluctuaciones en la rotación de la Tierra o las oscilaciones en su eje de rotación. Estos aparatos podrán ser utilizados en las ciencias terrestres, en sismología, en geodesia y en navegación, donde se usan los giroscopios para guiar los barcos. Según Packard, podrán medirse señales rotacionales, como las de un terremoto, y fabricarse giroscopios más precisos para los submarinos.