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HIDRODINÁMICA CUÁNTICA

Hasta su llegada al mundo de la materia condensada, a nadie se le
había ocurrido aplicar la mecánica cuántica para derivar de ma-
nera directa las propiedades generales de la transición que lleva
al helio de ser un líquido normal a su estado superfluido, a pesar
de que todo el mundo sabía que la mecánica cuántica debía jugar
un papel crucial en el fenómeno. De hecho, la explicación a que el
helio sea el único elemento que no solidifica a ninguna tempera-
tura viene de la teoría cuántica.
Debido a las fluctuaciones cuánticas, un sistema jamás va a
poder encontrarse en un estado de energía cero. Según la física
clásica, átomos y moléculas se encuentran en una continua vibra-
ción salvo cuando se alcanza el cero absoluto (- 237,16 ºC); enton-
ces se detiene todo movimiento. Pero si tenemos en cuenta las
leyes de lo muy pequeño, esto no puede ser así: lo prohfbe el prin-
cipio de incertidumbre de Heisenberg. Por eso, incluso en el cero
absoluto, los átomos de helio tiemblan, aunque sea muy débil-
mente. Ahora bien, la atracción que aparece entre dos átomos de
helio es muy pequeña; tanto, que esa escasísima energía que posee
en el estado fundamental en el cero absoluto es suficiente para
impedir que se unan formando una red sólida. Podríamos pregun-
tarnos si esto sucede también con el hidrógeno, el elemento más
ligero del universo, y la respuesta es no: la energía de la unión que
aparece entre los átomos de hidrógeno es mayor que las fluctuacio-
nes cuánticas asociadas al cero absoluto; el hidrógeno sí solidifica.
En 1938, Fritz London había sugerido que la transición a la
superfluidez podría ser un ejemplo de un fenómeno que describie-
ran Einstein y el hindú Satyendra Nath Bose. A temperaturas nor-
males, los átomos de un gas se distribuyen por todo el volumen
del recipiente que los contiene. Pero a temperaturas extremada-
mente bajas, del orden de unas pocas mil millonésimas de grado
por encima del cero absoluto, los átomos pierden su identidad
individual (resulta imposible distinguirlos) y se comportan como
si fueran un único «superátomo»: es el condensado de Bose-Ein-
stein (CBE), el estado de la materia que se encuentra por debajo
del sólido (en 1995, un grupo del Joint Institute for Laboratory

NUEVO COMIENZO, NUEVOS RETOS: LA SUPERFLUIDEZ 119