El helio superfluido siente cómo gira la Tierra ⚡ экспресс
Se propone un experimento de laboratorio para medir localmente el efecto de arrastre de sistemas inerciales (frame-dragging) en la Tierra, utilizando las propiedades cuánticas macroscópicas del ⁴He superfluido en un giroscopio basado en una única unión Josephson. Se obtienen expresiones para las contribuciones de los efectos de arrastre, geodésico y de Thomas a la dinámica del giroscopio superfluido, y se describe el método para medirlos experimentalmente. Se estima el umbral de ruido térmico y se demuestra que, a temperaturas de milikelvin —esperadas en futuras uniones Josephson con materiales 2D nanoporosos— se alcanza una sensibilidad muy alta. Utilizando materiales con pérdidas mecánicas mínimas, la densidad espectral de ruido es de 5×10⁻¹⁷ rad/s/√Hz a 10 mK, suficiente para resolver la velocidad de arrastre con una precisión del 0,2% en un segundo, lo que corresponde a una sensibilidad rotacional de una vuelta en 4 mil millones de años. Esta sensibilidad extrema equivale a medir una diferencia de tiempo propio del orden de 10⁻³⁵ s.
Según la teoría de Einstein, la rotación de la Tierra arrastra consigo el espacio-tiempo, como una cuchara arrastra miel espesa. Este efecto es increíblemente débil: aproximadamente una vuelta cada miles de millones de años. Pero se puede captar. Los científicos proponen un experimento de sobremesa: en helio superfluido —un líquido que fluye sin fricción— colocan un detector sensible. La rotación genera vórtices cuánticos microscópicos en el helio, y el aparato los cuenta con una precisión fantástica. Los cálculos muestran que notará incluso un giro que dura cuatro mil millones de años, casi la misma edad de la Tierra. Esta precisión permitirá probar la teoría de la gravedad directamente en el laboratorio, no solo en el espacio.
La sensibilidad del instrumento es tal que capta una rotación billones de veces más lenta que el movimiento de la manecilla horaria. A modo de comparación: en los agujeros negros, este mismo efecto de arrastre acelera la materia hasta velocidades cercanas a la luz.
🎯 El efecto fue predicho en 1918, pero solo pudo medirse en 2004, gracias a satélites.
🎬 En «Interstellar», este efecto retuerce el espacio-tiempo alrededor de un agujero negro con tal fuerza que en el planeta Miller se levantan olas gigantes.