Un fenómeno cuántico que recuerda a van Gogh es observado por primera vez Copiar al portapapeles
POR: Luis Moctezuma
11 agosto, 2025
La noche estrellada es una de las pinturas más famosas de Vincent van Gogh. Un fenómeno cuántico llamado inestabilidad de Kelvin-Helmholtz (KHI) provoca un movimiento que recuerda este famoso cuadro.
Una de las marcas icónicas de la noche estrellada son los trazos en espiral de las estrellas y la luna. Esta forma en el movimiento ejemplifica los vórtices que se forman durante el derretimiento de dos fluidos y fueron observados por primera vez.
La primera observación de la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz
A finales del siglo XIX un par de científicos estudiaron de forma independiente las condiciones que producen inestabilidad en los fluidos. Fueron el físico británico William Thomson, también conocido como Lord Kelvin, y el físico alemán Herman vonHelmholtz. Por mucho tiempo su propuesta se conoció teóricamente sin ser visto en fluidos cuánticos.
Un grupo de investigadores asiáticos han observado por primera vez este fenómeno. El logro es resultado del trabajo conjunto entre la Universidad Metropolitana de Osaka y el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea.
La inestabilidad de Kelvin-Helmholtz es un fenómeno conocido en la dinámica de fluidos en escala macro. En él se forman vórtices en el límite entre dos fluidos que se mueven a distintas velocidades. Existen varios ejemplos como las olas del océano al ser golpeadas por el viento o las nubes arremolinadas. Sin embargo, no se habían observado a escala cuántica.
Esta inestabilidad crea patrones exóticos de vórtice que se conocen como esquirmiones fraccionales excéntricos. Forman estructuras similares a una media luna y no de cualquier estilo, sino uno muy parecido al que se reconoce en la noche estrellada de van Gogh.
“Nuestra investigación comenzó con una pregunta simple: ¿Puede ocurrir la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz en fluidos cuánticos?”, relata en un comunicado de la Universidad Metropolitana de Osaka Hiromitsu Takeuchi. Él es profesor asociado en la Escuela de Graduados en Ciencias de la misma universidad y participó en el estudio.
Los investigadores crearon un superfluido cuántico con dos corrientes a distinta velocidad. Para esto enfriaron gases de litio cerca del cero absoluto para formar un condensado Bose-Einstein.
La interfaz que usaron mostró un patrón ondulado como podría esperarse en cualquier fluido. Después aparecieron vórtices que obedecían a las reglas de la mecánica cuántica y la topología.
Los vórtices se convirtieron en esquirmiones fraccionales excéntricos, también conocidos como EFS. Esto es un nuevo tipo de defecto topológico recién descubierto. Takeuchi explica que los esquirmiones suelen ser simétricos y centrados.
“Sin embargo, los EFSs tienen una forma de media luna y contienen singularidades incrustadas —puntos donde se rompe la estructura de espín habitual, creando fuertes distorsiones”, agrega. El investigador compara los EFS con la luna en la esquina superior derecha de la noche estrellada.
Inicialmente los esquirmiones fueron descubiertos en materiales magnéticos. Se están convirtiendo en motivo de interés para el desarrollo de nuevas tecnologías. Algunos ejemplos de esto son la espintrónica y las memorias; esto se debe a que son estables, pequeños y su dinámica es poco convencional.
Los esquirmiones descubiertos en el superfluido del estudio citado serán útiles en la comprensión de los sistemas cuánticos y en el desarrollo de nuevas tecnologías. Mientras eso pasa, Takeuchi y su equipo ya hacen planes para sus futuras investigaciones. Tienen la intención de refinar sus mediciones.
“Con experimentos más precisos, podemos probar predicciones del siglo XIX sobre la longitud de onda y la frecuencia de las ondas de interfaz impulsadas por KHI”, explica Takeuchi.
Además, su estudio abre nuevas posibilidades teóricas.
“Sus singularidades incorporadas plantean nuevas cuestiones, y esperamos explorar si surgen estructuras similares en otros sistemas multicomponentes o de dimensiones superiores”, explica Takeuchi.
La próxima vez que veas la noche estrellada imagina los trazos de la luna y las estrellas que hizo van Gogh a una escala muy pequeña. También en el mundo subatómico se encuentran esas formas y podrían ayudarnos a desarrollar nuevas tecnologías.