Un equipo internacional de científicos ha logrado un hito en la física de los fluidos cuánticos ya que, por primera vez, han observado evidencia directa de superfluidez en nanocúmulos de hidrógeno a temperaturas extremadamente bajas.
El hallazgo, publicado en Science Advances, confirma una predicción teórica de hace más de 50 años y podría abrir nuevas vías para el almacenamiento y transporte de hidrógeno como fuente de energía limpia.
El estudio fue liderado por investigadores de la Universidad de British Columbia (UBC), en colaboración con el Instituto RIKEN y la Universidad de Kanazawa (Japón).
"Este descubrimiento profundiza nuestra comprensión de los fluidos cuánticos y podría inspirar tecnologías más eficientes para el almacenamiento de hidrógeno", señala el profesor Takamasa Momose, autor principal del estudio.
La superfluidez es un estado de la materia en el que un líquido fluye sin fricción ni viscosidad, lo que le permite atravesar canales ultrafinos sin resistencia.
El helio líquido es el único elemento conocido que exhibe superfluidez a temperaturas cercanas al cero absoluto, un fenómeno descrito en 1936. En 1972, el físico y premio Nobel Vitaly Ginzburg propuso que el hidrógeno líquido también podría alcanzar este estado. Sin embargo, debido a que el hidrógeno se solidifica a -259 °C, los intentos por demostrar su superfluidez han resultado infructuosos.
Una innovadora técnica
Para sortear esta barrera, el equipo de Momose empleó una innovadora técnica que consiste en encapsular pequeñas agrupaciones de moléculas de hidrógeno dentro de nanogotas de helio, enfriándolas hasta -272,25 °C , apenas un grado por encima del cero absoluto. Este entorno permitió mantener el hidrógeno en estado líquido y, finalmente, detectar señales de superfluidez.
El experimento clave consistió en introducir una molécula de metano en estos cúmulos de hidrógeno y someterla a pulsos láser. En un medio superfluido, las moléculas pueden rotar sin resistencia, lo que convierte al metano en un indicador sensible del fenómeno.
Resultados concluyentes
Los resultados fueron concluyentes, cuando el número de moléculas de hidrógeno en el cúmulo alcanzó entre 15 y 20, la rotación del metano aumentó sin encontrar resistencia.
"Nos emocionamos al ver un espectro de metano sorprendentemente claro dentro de una minúscula gota de hidrógeno líquido. Fue una señal inequívoca de la superfluidez", explica Hatsuki Otani, coautor del estudio.
Aplicaciones en la industria energética
El hallazgo no solo representa un avance en la comprensión de los fluidos cuánticos, sino que también podría tener aplicaciones en la industria energética. Actualmente, el hidrógeno es una alternativa clave para la transición hacia energías limpias, pero su almacenamiento y transporte presentan desafíos técnicos significativos.
El hecho de que el hidrógeno pueda comportarse como un superfluido sugiere la posibilidad de nuevas estrategias para mejorar su manipulación y eficiencia en pilas de combustible.
Los científicos creen que este descubrimiento allana el camino para futuras aplicaciones tecnológicas en el campo de la energía sostenible.
