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29/07/2014

Tendencias 21
25 Aniversario




Descubren un nuevo estado de la materia denominado supersólido

Los átomos de helio se comportan como si fueran sólidos y fluidos a la vez


Científicos de la Universidad de Pennsylvania han descubierto una forma supersólida de helio-4 con todas las propiedades de un superfluido, lo que puede implicar el descubrimiento de un nuevo estado de la materia en el que los átomos se comportan como si fueran sólidos y fluidos a la vez. Si el experimento llegara a establecerse como definitivo, se confirmaría que los tres estados de la materia (sólido, líquido y gaseoso) pueden acceder a un nuevo estado, de naturaleza superior, previsto por la condensación de Bose-Einstein, según la cual todas las partículas se condensan en determinadas condiciones en un mismo estado cuántico. El experimento plantea también nuevos interrogantes acerca de las fronteras reales del universo cuántico. Por Eduardo Martínez.





Malmartel
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Dos físicos de la Penn State University de Pennsylvania, el profesor Moses Chan y el estudiante Eun-Seong Kim, han descubierto una nueva fase de la materia, una forma supersólida del helio-4, que tiene todas las propiedades de un superfluido. La nueva fase de la materia es una forma ultrafría, supersólida, de helio-4.

El helio-4 congelado se comporta como una combinación de sólido y súperfluido. Según sus descubridores, es la primera vez que se obtiene en laboratorio un material sólido con las características de un superfluido.

Los investigadores explican que su material es un sólido porque todos los átomos del helio-4 quedan congelados en una película cristalina rígida, tal como ocurre con los átomos y las moléculas de un cuerpo sólido normal como es el hielo. Sin embargo, en el caso del helio esta congelación de los átomos no implica que estén inmóviles.

Cuando el helio-4 llega a la temperatura adecuada (apenas un décimo de grado sobre el cero absoluto), la película que forma comienza a experimentar las leyes de la mecánica cuántica.

En ese momento, los átomos de helio comienzan a comportarse como si fueran sólidos y fluidos a la vez. Una parte de los átomos de helio comienza a moverse a través de la película como una sustancia conocida como súperfluido, un líquido que se mueve sin ninguna fricción. Dado que es un sólido con propiedades de superfluído, los investigadores han denominado a este nuevo estado de la materia “supersólido”.

Lo que se desprende de este experimento es que cuando el helio-4 se enfría a temperaturas extremas, la condensación Bose-Einstein lo convierte en un superfluido. Aunque la teoría predice que la superfluidez sólo puede existir en el helio-4 sólido, la fase supersólida nunca se había comprobado en un experimento, que es lo que han hecho los científicos de Pennsylvania.

Un superfluido es un líquido que fluye sin fricción interna. Para que un líquido sea superfluido, sus átomos o moléculas deben ser enfriados o "condensados" hasta que alcanzan el mismo estado quántico.

La superfluidez, especialmente la que existe en el helio-3, es análoga a la superconductividad convencional de baja temperatura, en la cual los electrones fluyen a través de ciertos metales y aleaciones sin resistencia.

Leyes cuánticas

La materia está estructurada por átomos que obedecen las leyes de la mecánica cuántica. A temperaturas normales estas leyes concuerdan con las nociones clásicas, y las partículas de un gas se comportan como un grupo de bolas de tenis encerradas en una caja, chocando continuamente unas con otras.

Sin embargo, a medida que disminuye la temperatura comienza a manifestarse el carácter cuántico de los átomos: a temperaturas suficientemente bajas, algunas de las partículas subatómicas (más particularmente los bosones) tienden a acumularse en el estado cuántico energéticamente más bajo, conformando la así llamada condensación de Bose-Einstein.

La condensación de Bose-Einstein es un fenómeno cuántico que se manifiesta a escalas macroscópicas. Describe un nuevo estado de la materia que ya fue predicho por Albert Einstein en los años veinte del siglo pasado, al mismo tiempo que se desarrollaba la teoría de la mecánica cuántica.

Eric A. Cornell y Carl E. Weiman, de la Universidad de Colorado (USA), y Wolfgang Ketterle, del Massachusetts Institute of technology (USA), comprobaron la veracidad de la condensación Bose-Einistein y recibieron por ello el Premio Nobel de Física en 2001.

Superátomo, supersólido

A medida que la temperatura desciende, comienza a emerger el carácter ondulatorio de los átomos. Así, las diferentes ondas de materia pueden unirse unas con otras y coordinar su estado produciendo la condensación de Bose-Einstein.

En ese sentido, se suele decir que la condensación Bose-Einstein produce un superátomo, ya que todo el sistema debidamente enfriado queda descrito por una única función de onda, exactamente como ocurre con un solo átomo. También se puede hablar de materia coherente como ocurre con la luz coherente en el caso de un láser

Esto es precisamente lo que consiguieron los investigadores de Pennsylvania con el helio-4, ya que al ser solidificado a la temperatura adecuada (-273 grados Celsius) todas sus partículas alcanzaron un mismo estado quántico, fluyendo continuamente, por lo que denominan a este estado supersólido.

Tal como se explica en el comunicado de la Universidad de Pennsylvania, los investigadores recurren al siguiente ejemplo para explicar el significado del experimento: 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, las personas del metro podrían moverse libremente por el vagón sin tocar a los demás viajeros.

Reforzada la condensación Bose-Einstein

Esto es lo que ha sucedido a nivel de los átomos del helio-4 y sólo puede explicarse porque las partículas subatómicas del helio se comportan como ondas a determinadas temperaturas, ya que, como comprobaron los investigadores, una ligera modificación de la temperatura reduce de nuevo el helio a su estado natural.

Es como si a los pasajeros del metro, una vez se hubieran acomodado para el viaje, perdieran la fluidez quedando inmovilizados en sus respectivos espacios debido a un ligero cambio en la temperatura ambiente.

Si el experimento de los investigadores de Pennsylvania, publicado en la revista Nature, llegara a repetirse y a establecerse como definitivo, se confirmaría que los tres estados de la materia (sólido, líquido y gaseoso) pueden acceder a un nuevo estado, de naturaleza superior, previsto por la condensación de Bose-Einstein, según la cual todas las partículas se condensan en un mismo estado cuántico.

A lo largo del siglo pasado, se descubrieron otros fenómenos que pueden interpretarse también como manifestación de la condensación de Bose-Einstein. Por otro lado, en los últimos años han sido diversos los esfuerzos por descubrir nuevos estados de la materia, particularmente en lo que se refiere a los quarks, partículas que en vez de unirse para formar otras más complejas, permanecen libres en un aparente nuevo estado de la materia.

Respecto a los bosones, asimismo, diferentes experimentos realizados durante los últimos 15 años sugieren que estas partículas pueden existir como un metal, lo que contradice el sentido común y obliga a hablar también de un nuevo estado de la materia.

También los láseres

Por último, una de les líneas de investigación más candentes en la física actual es la utilización de haces de luz láser para manipular los átomos y conseguir nuevos estados de la materia, como los condensados de Bose-Einstein.

Este uso del láser puede servir también para conseguir superposición de electrones, los así llamados qubits (contracción de quantum y bits, bits cuánticos de información con más posibles valores que los clásicos 1 y 0). Estos qubits presentan un gran interés para la computación cuántica y para otros muchos ámbitos de la ciencia.

La condensación de Bose-Einstein, después del experimento de Pennsylvania, se refuerza aún más como un nuevo campo de la Física en el que el control del comportamiento cuántico de la materia a escala macroscópica abre un inmenso abanico de aplicaciones, al mismo tiempo que plantea nuevos interrogantes sobre las fronteras reales del Universo cuántico.

Las posibles aplicaciones van desde el desarrollo de interferometría atómica ultraprecisa y el empleo de láseres de átomos para diseñar nanoestructuras de gran precisión, hasta la obtención de relojes atómicos mucho más fiables que los actuales.

Fronteras cuánticas

Sin embargo, aparte de las posibles aplicaciones, el caso del helio confirma que el comportamiento cuántico de la materia a escala macroscópica es más sorprendente de lo que originalmente se había pensado.

Recientemente publicamos en [Tendencias]article: que científicos austriacos habían comprobado que las moléculas de tetrafenilporfirina tienen comportamientos ondulatorios similares a los de las partículas subatómicas, lo que planteaba dudas sobre las fronteras reales del universo cuántico.

Dado que la condensación Bose-Einstein ocurre también a nivel macroscópico, las sorprendentes propiedades del helio replantean la cuestión de hasta qué nivel de realidad rigen las leyes de la mecánica cuántica, que están en abierta contradicción con las leyes físicas conocidas.


Sábado, 17 de Enero 2004
Eduardo Martínez
Artículo leído 255778 veces


Nota



Comente este artículo

1.Publicado por Pimentel Quijano el 26/08/2005 01:19
leelo cuidadosamente por favor.te quiero mucho.

2.Publicado por Castellar Olivo el 13/02/2006 17:15
Por qué no se considera el plasma el cuarto estado de la materia?

3.Publicado por rfsotelo el 08/10/2006 20:23
El plasma es otro de los 5 estados de la matéria (por lo de pronto 5). En este estado, los átomos han perdido parte o todos sus electrones. Se trata de un "gas" de partículas cargadas, iones.

4.Publicado por Gattillo el 24/04/2007 15:50
Whhaaaaooowwwww!!!!

5.Publicado por Bozzolo el 15/05/2007 04:32
Super interesante!!!

6.Publicado por RIVERA el 26/02/2008 01:21
MUY INTERESANTE TODA ESTA INFORMACION ESPERO QUE MUCHA GENTE LEA ESTO

7.Publicado por arzate el 27/02/2008 02:52
lo que estan diciendo es que hay otra cosa que se pueda transformar la materia es muy interesante

8.Publicado por zanabria el 30/03/2008 23:08
todo esto es muy interesante ¡¡¡¡¡¡¡¡¡

9.Publicado por aranaga reyna el 03/04/2008 04:05
ke chevere esta pagina

10.Publicado por vergara fernandez julio el 03/04/2008 17:35
todos lo estados de la materia

11.Publicado por jt gb el 30/05/2008 22:19
los unico k faltra es los otro 3 estados de la matera xD :P
ia pero filo
= esta benn

12.Publicado por sebastian el 01/07/2008 08:12
actualmente me toca estudiar esto, y es increible todas las aplicaciones que puede tener esto, ojala hubieran mas personas que desarrollaran esta area sobre todo latinoamerica que bastante nos falta!

13.Publicado por pacheco el 12/08/2008 15:02
la materia tiene 5 estados hasta hoy que son solido, liquido , gaseoso, plasma y coloidal pero esto es superinteresante gracias por enseñarme un poco gracias

14.Publicado por Adyx el 05/09/2008 03:51
grax me sirvio como articulo a exponer para una clase

15.Publicado por Cabrera Marambio el 14/09/2008 06:31
¿Cómo podríamos vincular el comportamiento del helio a bajas temperaturas con la conflictividad humana? Estoy pensando en que fue desde la física que surgieron teorías como la sinergia social y la teoría de sistemas, de extraordinaria aplicación práctica en sociología o psicología. ¿Podría este descubrimiento sobre el Helio llevarnos a pensar que -bajo determinadas condiciones- el conflicto humano (aquel que surge de la interacción violenta) pudiese desaparecer como comportamiento? Me refiero a la idea que propone en el ejemplo de los pasajeros en el metro. También yo había escuchado sobre este tema, y se señalaba que los átomos del Helio que hasta cierto momento colisionaban, a partir de una temperatura muy baja cambiaban de comportamiento y dejaban de chocar entre ellos. Me parece que junto con las investigaciones a nivel de los superconductores, esta investigación podría tener enormes repercusiones en el área de las ciencias sociales, y específicamente en las relacionadas con el comportamiento humano y la conflictología. Agradezco el aporte y feliz de recibir más información...

16.Publicado por rosa lopez el 01/11/2008 21:23
para los brutos...ok

tipos de maquinas simples:

entre las maquinas simples podemos mencionar:

poleas fijas, poleas moviles, el torno, la cuña, el tornillo plano inclinado.

DEFINICIÓN DE MATERIA

Materia es cualquier cosa que tiene masa y que ocupa un espacio. La materia es de lo que están hechos todos los objetos materiales


PROPIEDADES DE LA MATERIA.

Denominamos materia a todo aquello que podemos percibir con nuestros sentidos, es decir, todo lo que podemos ver, oler, tocar, oír o saborear es materia. Toda la materia está formada por átomos y moléculas.


17.Publicado por Leandro el 31/05/2009 04:44
Solido. Liquido , Gaseoso, Plasma , Condensado Bose Einstein ,Condensado Fermionico, Crystal Liquido, Super Solido: podemos llamar a esos estados de la materia?? yo creo q si ... son estados bajo diferentes tempraturas.

18.Publicado por juan el 20/10/2009 19:05
me parese muy interesante este cuarto estado al pareserse a un superfluido

19.Publicado por jann el 29/11/2009 14:28
el estado del agua cristalisado(solido,no hielo) es un estado del agua tambien? y si el agua es liquida,solido es duro, vapor es gaseoso, como es el plasma y el condensado de bosenstein,fermionico y super solido?

20.Publicado por ELKIN RODRIGUEZ el 11/02/2010 00:57
ojala mostraran un video pero el resto esta aspero

21.Publicado por martin jaramillo el 01/03/2010 15:04
Muy pronto nos encontraremos en las noticias científicas que la energía se crea.

Que la relatividad de las energías potenciales invalida el principio de conservación de la energía.

Todo lo que es relativo es variable.

Las energías potenciales son variables y relativas.

Nada que sea relativo puede ser constante.

Ver artículo completo con experimento en:

“Nueva Teoría Sobre El Universo”.
http://www.natureduca.com/blog/?p=390

22.Publicado por alejandra sierra el 31/03/2010 02:28
hola saludos a los cientificos---


bywe bye

23.Publicado por ruben elias vega aguilar el 17/12/2010 20:43
Hay por internet circulando un noticia en inglés, acerca de que no hay restricciones topológicas para que podamos encontrar en el futuro nuevos estados y formas de materia. Sería bueno escuchar sobre eso.

24.Publicado por criastian nixon el 12/01/2011 23:05
Hola a todos..soy un estudiante de Pucallpa, Peru,y creo que este descubrimiento se deberia disperzar en todo el mundo,para que los que no lo saben lo sepan y no exista ignorancia sobre ese tema, por ejemplo yo no sabia sobre el descubrimiento, pero como estoy en la prepa mi profesora nos hablo sobre dos nuevos estados de la materia,, ,,,bueno mi correo es galan_950@hotmail.com me pueden visitar en facebook tambien,,bye

25.Publicado por maile el 14/04/2011 16:29


tipos de maquinas simples:

entre las maquinas simples podemos mencionar:

poleas fijas, poleas moviles, el torno, la cuña, el tornillo plano inclinado.


http://www.girlsallgames.net/es/

26.Publicado por ESTEFANNY el 12/06/2011 00:56
ESO SI Q ES ALGO MUY INTERESANTE

27.Publicado por lleniii el 04/09/2011 20:14
buena inrormacion... ejjeje

28.Publicado por carlisle el 12/12/2011 23:34
good information

29.Publicado por americo huari roman el 10/01/2012 01:10
autor Americo Huari Roman
libro: Un nuevo modelo de atomo
Este modelo es un nuevo concepto de la fisica moderna basada en seis particulas basicas y donde planteamos un nuevo modelo atomico que nos permite obtener 6 estados de la materia : electromagnetico, plasma, gas,; liquido, solido, cuerpos negros

Ver EN YOU TUBE - AMERICO HUARI ROMAN

30.Publicado por angie julieth rodriguez pinto el 21/02/2012 01:45
acorten un poquito la lectura deberian hacer un resumen para que a los estudintes como y yo y muchos no nos toque quemarnos los ojos leyendo to do eso un consejo nada mas

ese descubrimiento esta muy chimba que buenos que son

31.Publicado por americo huari roman el 12/05/2012 07:31
AMIGOS MOSES Y EUN-EDUARDO MARTINEZ
La Fisica Clásica que Uds. Manejan no les respondera en ninguna de sus teorias el gran descubrimiento que han hecho.

Pero si Uds. me permitieran explicarles personalmente mi teoria sobre la Física he creado y lo manejo, veran que estan claro explicarse este fenomeno del estado sólido del Helio, pero que se comporta como un líquido a temperaturas de cero absoluto o cercano.

Favor escribirme a mi correo americohuari@hotmail.com
AMERICO HUARI ROMAN

32.Publicado por Andrea el 27/07/2012 01:50
Ostras! Que web má sinteresante! Me ha parecido muy bueno este artículo, de hecho no conocía la noticia :).

Os pongo en favoritos!

Saludos,

Andrea

[url]http://tuvidaunreto.com/[/url]

33.Publicado por carmen zulii q CH el 28/09/2012 01:45
genial sitio :) :DD

34.Publicado por Diego el 10/10/2012 20:34
me sirvio para mi examen de quimica gracias

35.Publicado por alex barba el 21/10/2012 19:56
al leerlo aprendi mucho, me sirvio para mi examen de quimica

36.Publicado por americo huari roman el 21/02/2013 17:16
LA FISICA ANTIGUA Y CLASICA QUE SOSTIENE COMO VALIDO EL MODELO DE ATOMO DE BOHR QUE HA SIDO MODIFICADO MIL VECES POR LOS CIENTIFICOS Y SABIOS ACTUALES......NUNCA PODRA EXPLICAR CIENTIFICAMENTE ESTOS NUEVOS ESTADOS DE LA MATERIA.

LES RECOMIENDO QUE VEAN EN YOUTUBE ...(JESUSAMERICO100).
CON ESTE NUEVO MODELO DE ATOMO SI PODRAN EXPLICARSE TODOS LOS FENOMENOS INEXPLICABLES DE LA MATERIA


AMERICO HUARI ROMAN

americohuari@hotmail.com

37.Publicado por Joselyn el 11/08/2013 15:10
Como puedo incorporar la informacion aqui presentada al proceso educativo de unos ninos de nivel elemental?

38.Publicado por valentina el 27/08/2013 21:35
eso es desde el año 2004 yo tenia 3 años guauauauauauauauauauauauauuuuuuuuuuuuuu

39.Publicado por tragaperras el 30/04/2014 17:36
El plasma es otro de los 5 estados de la matéria (por lo de pronto 5). En este estado los átomos han perdido parte o todos sus electrones. Se trata de un "gas" de partículas cargadas, iones.

40.Publicado por tragaperras el 10/05/2014 16:57
Como puedo incorporar la informacion aqui presentada al proceso educativo de unos ninos de nivel elemental? tragamonedas y tragaperras

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