Detectan por primera vez un fenómeno cuántico que recuerda a La noche estrellada de Van Gogh

Por primera vez, un grupo internacional de investigadores ha registrado la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz (KHI) en un fluido cuántico. El hallazgo, que parecía solo posible en teoría, ha revelado estructuras onduladas y vórtices con una sorprendente semejanza a la icónica luna de La noche estrellada de Vincent van Gogh.

En la naturaleza, la KHI es un fenómeno clásico que se produce cuando dos corrientes de fluidos se mueven a distintas velocidades, generando remolinos en la superficie de contacto. Lo vemos, por ejemplo, en olas agitadas por el viento, nubes en forma de ondas o en turbulencias atmosféricas.

De las nubes al laboratorio cuántico

En meteorología, este efecto aparece cuando una capa de aire más rápida pasa sobre otra más lenta, especialmente si tienen diferentes densidades o temperaturas. El contraste de velocidades —lo que los expertos llaman cizalladura— provoca que pequeñas ondas en la frontera entre ambas capas crezcan hasta retorcerse, formando patrones tan característicos que se conocen como "ojos de gato".

En su versión cuántica, el equipo de Hiromitsu Takeuchi (Universidad Metropolitana de Osaka) enfrió gases de litio casi hasta el cero absoluto para crear un condensado de Bose-Einstein con dos corrientes en direcciones distintas. En la zona de contacto, el sistema desarrolló ondulaciones similares a las atmosféricas, pero bajo las reglas de la mecánica cuántica.

El resultado fueron esquirmiones fraccionales excéntricos (EFS): vórtices en forma de medialuna con "singularidades" internas, puntos donde la estructura normal se rompe. "La gran luna creciente de La noche estrellada se ve exactamente como un EFS", aseguró Takeuchi.

Un hallazgo con doble valor

Los esquirmiones son objeto de estudio en tecnologías como la espintrónica y la memoria magnética, por su estabilidad y reducido tamaño. Encontrar un nuevo tipo en un superfluido abre la puerta a avances tanto teóricos como aplicados.

Los investigadores esperan ahora medir con más precisión la longitud de onda y la frecuencia de estas ondas cuánticas, y comprobar si estructuras similares pueden aparecer en otros sistemas.

Qué es la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz

• Se da cuando dos capas de fluido (aire, agua, plasma…) fluyen a velocidades distintas.

• La fricción en la frontera entre ambas provoca ondas que crecen y se retuercen.

• En la atmósfera, puede formar nubes onduladas en espiral y generar turbulencia en aire claro, peligrosa para la aviación.

• En el espacio, se ha observado en la superficie del Sol y en atmósferas planetarias.

• Ahora, por primera vez, se ha visto a escala cuántica.