Un vórtice es un fenómeno físico de la dinámica de fluidos en el que los flujos de una región de un fluido giran alrededor de un eje fijo. A nivel macroscópico, los vórtices se observan fácilmente como remolinos, tornados y anillos de humo. Sin embargo, también se forman en regímenes microscópicos como objetos cuantizados. En el primer caso, las leyes clásicas rigen por completo la dinámica de los vórtices, pero en el segundo se produce una desviación del comportamiento clásico al cuántico, ya que la temperatura a la que existen los fluidos cuánticos es lo suficientemente baja como para que predominen las leyes de la mecánica cuántica.
Vórtices Clásicos Frente a Cuánticos
Los vórtices muestran un movimiento dinámico y también se caracterizan por ciertas propiedades físicas como la masa, la energía y el momento lineal y angular. Trabajos anteriores han revelado múltiples facetas de los vórtices y sus interacciones en diferentes condiciones físicas. Por citar algunos ejemplos, los físicos han descubierto tubos de vórtices en fluidos cuánticos que revelan información interesante sobre la turbulencia [1]. Además, también se han producido vórtices a partir de átomos individuales [2], y recientemente los investigadores han informado de que la estructura de los agujeros negros podría modelarse como la de un vórtice [3].
Aparte de los descubrimientos relacionados con los vórtices mencionados anteriormente, también se han observado vórtices en gases cuánticos. Sin embargo, hasta ahora no se habían observado vórtices con propiedades cuánticas en gases dipolares formados por sustancias magnéticas fuertes.
Avance en los Gases Cuánticos Dipolares
Para lograr el nuevo avance, investigadores de la Universidad de Innsbruck (Austria) desarrollaron un método novedoso en el que se empleó una propiedad direccional clave de los gases cuánticos. Para ser explícitos sobre el proceso, éste se realiza de forma que se aplica un campo magnético al gas cuántico considerado y este gas, que tenía principalmente forma redonda, se comprime elípticamente mediante un efecto llamado magnetostricción. Originalmente, la idea fue propuesta por un equipo de científicos de la Universidad de Newcastle y uno de los autores principales resulta estar en el artículo que describe este nuevo trabajo publicado en nature physics [4].
Los científicos implicados en el estudio creen que la observación de vórtices cuantizados en el gas cuántico es una prueba clara del comportamiento superfluido, que es un efecto a baja temperatura descrito comúnmente como el flujo de un fluido sin la participación de ninguna fricción. A este respecto, un aspecto importante de esta realización es que la técnica podría emplearse en la investigación de la superfluidez en varios estados diferentes de la materia, uno de los cuales ha sido mencionado por los investigadores es un estado supersólido en el que coexisten fases sólidas y líquidas simultáneamente.
Aspectos Destacados:
Los vórtices son un fenómeno bastante global y diverso, lo que defienden los datos disponibles. Curiosamente, estos objetos y su naturaleza ubicua son una implicación directa del Modelo Holográfico Generalizado (GHM) del físico Nassim Haramein.
En un artículo anterior de la ISF, escrito por la Dra. Inés Urdaneta, se trataron con detalle ciertas características de los vórtices y su dinámica sugeridas por el GHM. Por ejemplo, el modelo predice la formación de grandes vórtices a múltiples escalas de forma que expresa un comportamiento invariante de escala.
Además, Haramein descubrió una solución exacta de las ecuaciones de campo de Einstein denominada métrica de Haramein-Rauscher, según la cual el espaciotiempo se curva a su vez en todas las escalas y esta rotación es la fuente del espín desde las escalas microscópicas hasta las cosmológicas. Una consecuencia de esta solución es, entre otras cosas, la formación universal de estructuras de vórtice. Así pues, es bastante pertinente decir que el estudio de los vórtices formaría una parte muy crucial de nuestra búsqueda de la unificación de los campos y la reconciliación de la mecánica cuántica con los fenómenos gravitatorios. Tal vez tengamos una idea más clara al respecto cuando se publique el nuevo artículo titulado «Scale Invariant Unification of Forces, Fields and Particles in a Quantum Vacuum Plasma».
Referencias
[1] Wei Guo et al, Superdiffusion of quantized vortices uncovering scaling laws in quantum turbulence, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2021957118
[2] Alon Luski et al, Vortex beams of atoms and molecules, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abj2451
[3] Gia Dvali, Florian Kühnel, and Michael Zantedeschi, Vortices in Black Holes, Physical Review Letters (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.061302
[4] Francesca Ferlaino, Observation of vortices and vortex stripes in a dipolar condensate, Nature Physics (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01793-8
