¿Qué es el Helio Superfluido?
Cuando el helio se lleva por debajo de las temperaturas criogénicas (2,17 K), se convierte en helio líquido y sin viscosidad. El helio en este estado se denomina helio superfluido.
Al bajar la temperatura, el helio experimenta una transición de fase de gas a líquido. Si la temperatura se reduce aún más, se produce una segunda transición de fase y se forma el helio superfluido. La temperatura de transición en este punto se denomina punto λ (lambda).
El helio superfluido tiene propiedades muy específicas. En el estado superfluido, las fuerzas entre los átomos son muy pequeñas. Por esta razón, un átomo de helio puede penetrar en cualquier espacio por el que pueda pasar un átomo de helio. La pérdida de viscosidad también provoca fenómenos que normalmente no ocurrirían.
Hasta la fecha, se ha confirmado que el helio 3 y el helio 4 se convierten en helio superfluido, aunque el punto λ (lambda) es diferente.
Usos del Helio Superfluido
El helio superfluido se utiliza para la refrigeración.
El helio superfluido es un gran conductor del calor. Teóricamente, la conductividad térmica es infinita, lo que lo convierte en un medio ideal para refrigerar elementos calefactores.
Sin embargo, en aplicaciones prácticas, los costes de control de la temperatura para mantener el estado del helio superfluido son significativos, por lo que actualmente se utiliza a veces en estado de helio líquido.
Entre las aplicaciones prometedoras del helio superfluido se incluye su uso para refrigerar bobinas helicoidales superconductoras, como las de las resonancias magnéticas.
Estos equipos generan un campo magnético elevado, por lo que los imanes y otros componentes se calientan. Una refrigeración eficaz con helio superfluido genera un campo magnético intenso que no puede conseguirse con helio líquido, lo que mejora la precisión de las mediciones.
Además, la más mínima cantidad de calor generada en los equipos utilizados para los dispositivos de medición de microseñales puede afectar a la precisión de la medición, por lo que debe utilizarse helio superfluido para refrigerar los equipos de forma eficiente.
Características del Helio Superfluido
El helio superfluido se encuentra en estado líquido, pero en el estado superfluido no hay fricción entre los átomos. Por esta razón, el helio líquido no tiene viscosidad.
La razón es que se elimina la interacción entre los átomos, lo que permite que éstos se muevan de forma independiente. Como resultado, se puede penetrar en cualquier espacio del tamaño de un átomo. Además, como los átomos pueden moverse libremente, pueden trepar por las paredes del recipiente del helio superfluido y derramarse fuera de él (fenómeno de superfluidez).
Una de las características del helio superfluido es que el líquido no tiene viscosidad, por lo que una vez que empieza a fluir, puede seguir haciéndolo para siempre. Esta es una característica del helio superfluido que, al igual que la superconductividad, tiene la propiedad del flujo perpetuo, lo que significa que si se aplica una corriente eléctrica a un superconductor durante un instante, este seguirá fluyendo para siempre.
Del mismo modo que una corriente eléctrica fluye a través de un superconductor, el helio superfluido tiene la propiedad de la rotación perpetua cuando se hace girar a gran velocidad.
Además, el helio superfluido no es viscoso, por lo que tiene la propiedad de fluir a un caudal constante independientemente de la presión cuando se vierte en tubos muy finos, etc.
El helio superfluido no crea un equilibrio térmico, lo que permite construir sistemas de refrigeración muy eficaces mediante el intercambio de calor (conducción del supercalor).
Para obtener las propiedades del helio superfluido, es necesario mantener temperaturas criogénicas. Las propiedades del helio superfluido se pierden en el momento en que se supera la temperatura a la que permanece superfluido (el punto λ).
Así, el helio superfluido presenta características peculiares que no se encuentran en el espacio normal.
En la actualidad, el principal uso del helio superfluido es la refrigeración, pero se están desarrollando otras tecnologías para aprovechar sus otras propiedades.