superfluidos

Los superfluidos son estados de la materia en los que una fracción del líquido puede fluir con viscosidad prácticamente nula, sin disipación de energía. Este comportamiento se observa con mayor claridad a temperaturas muy bajas y da lugar a fenómenos cuánticos: flujos que atraviesan poros estrechos sin resistencia, corrientes que persisten en reposo y rotación que se expresa mediante vórtices cuánticos.

El ejemplo más estudiado es el helio-4, un bosón, que se vuelve superfluido por debajo de la temperatura lambda, aproximadamente 2,17 K. El helio-3, un fermión, se vuelve superfluido a temperaturas mucho más bajas (del orden de milikelvin) gracias al apareamiento de fermiones en pares, con fases distintas (A y B) según la presión. En ambos casos la teoría de Landau describe un fluido de dos componentes: una fracción superfluente sin viscosidad y una fracción normal que se comporta como un gas de excitaciones. A bajas temperaturas aparecen excitaciones como fonones y rotones y el sistema admite vórtices con circulación cuantizada.

La historia de la superfluidez abarca observaciones en helio-4 a finales de las décadas de 1930 y 1940 (Kapitza, Allen y Misener), y el desarrollo de marcos teóricos como el modelo de dos fluidos de Landau. En Helio-3 la comprensión evolucionó desde teorías de emparejamiento tipo BCS, que explican la aparición de un estado superfluido mediante pares de fermiones.

Las aplicaciones de los superfluidos se exploran en metrología y en la simulación de sistemas cuánticos, así como en el estudio de la dinámica de fluidos a temperaturas cercanas al cero y de la física de vórtices y excitaciones cuánticas.