La Universidad Rey Juan Carlos (URJC) ha diseñado un sistema único en el mundo capaz de hacer levitar una esfera superconductora en un superfluido a temperaturas extremas
El dispositivo desarrollado consiste en un ‘levitador’ que abre una puerta al estudio de la turbulencia cuántica en regímenes de temperatura no explorados anteriormente, así como otros fenómenos cuánticos a escalas mayores que las microscópicas. El equipo científico, formado por Manuel Arrayás Chazeta, José Luis Trueba Santander y Carlos Uriarte González, investigadores del Grupo de Electromagnetismo y Física Fundamental de la URJC, y D. Zmeev del Ultra Low Temperature Group de la Universidad de Lancaster (Reino Unido), ha completado el diseño optimizado y la fabricación de este ‘levitador’. Así, han desarrollado una sonda única para estudiar el comportamiento de superfluidos en el rango de temperaturas de pocos microkelvins (temperaturas menores de una milésima de kelvin, es decir, menores de -273,14 grados Celsius).
“Actualmente, una vez fabricado el ‘levitador’ el trabajo está enfocado en el sistema de detección de la posición de la esfera superconductora que debe integrarse en el interior de un criostato, un dispositivo que se utiliza para mantener bajas temperaturas”, explica Manuel Arrayás.
Para llevar a cabo este proyecto, en primer lugar, se realizó el desarrollo teórico del prototipo a partir de los principios básicos que gobiernan el comportamiento electromagnético de los superconductores. A continuación, se hicieron simulaciones numéricas para optimizar los parámetros de diseño con el fin de ahorrar costes experimentales. Y finalmente, se procedió a la construcción del prototipo y realización de los test preliminares en un criostato de cristal lleno de helio (He) tipo II líquido a 1 Kelvin (-272 grados Celsius).
Imagen del dispositivo diseñado fuera del criostato (autor: Carlos Uriarte González)
Los resultados obtenidos permitirán ampliar los conocimientos que se tienen hasta ahora de fenómenos de turbulencia, que afectan al movimiento de coches, barcos y vehículos aeroespaciales. "La turbulencia, que ya fue objeto de estudio por parte del mismísimo Leonardo da Vinci, puede entenderse como el movimiento espacial y temporal complejo de un fluido, opuesto al régimen laminar. Hoy día, muchos procesos, desde la generación de campos magnéticos en las galaxias hasta la eficiencia de turbinas, dependen de la turbulencia. A pesar de su ubicuidad, la turbulencia permanece como unos de los grandes problemas no resueltos en ciencia”, apunta el investigador de la URJC.
Inicialmente este proyecto ha estado financiado por el Engineering and Physical Sciences Research Council (UK EPSRC), a través del programa de la Comisión Europea H2020, así como por el Programa de ciencia para la paz y la seguridad de la OTAN y el proyecto del programa propio de la URJC AMASSING. Para continuar con esta línea de investigación, recientemente se ha conseguido del UK EPSRC y del European Microkelvin Platform (EU) una financiación extra en un nuevo proyecto que permitirá el estudio de la turbulencia cuántica en Helio tipo II usando el dispositivo diseñado.
Referencia bibliográfica:
Scientific Reports (2021) 11:20069 https://doi.org/10.1038/s41598-021-99316-7
