Cuando el obstáculo desaparece ✎ exprés

Original: "Anomalous tunneling as a low-energy theorem for Nambu-Goldstone modes"
arXiv:2604.27489 · 2026-04-30 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 2 min
A energías muy bajas, las partículas en un medio superfluido atraviesan cualquier barrera sin siquiera notarla.

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Una piedra cae en un estanque y las ondas se expanden por el agua. Pero si la piedra es muy pequeña y el agua no es del todo común, las ondas la atraviesan sin siquiera darse cuenta. Algo así ocurre con las vibraciones sonoras en el helio superfluido: a energías extremadamente bajas, se filtran a través de los obstáculos como si no existieran.

Los físicos llaman a esto tunelamiento anómalo. Normalmente, el tunelamiento es cuando una partícula atraviesa una barrera que, según la mecánica clásica, no debería poder superar. Pero aquí es aún más sorprendente: al disminuir la energía, la transmisión no empeora, sino que mejora, y en el límite alcanza el cien por ciento. Durante mucho tiempo se consideró una rareza propia de algunos medios exóticos. Los autores del nuevo trabajo demostraron que la causa es más profunda: reside en la propia simetría del sistema.

La superfluidez es un estado en el que un líquido fluye sin fricción. Ocurre a temperaturas cercanas al cero absoluto, cuando los átomos de helio comienzan a moverse como un todo.

En un líquido superfluido existe un modo especial de oscilación: el fonón, el cuanto del sonido. Su comportamiento obedece las leyes dictadas por la ruptura espontánea de la simetría. Sobre una mesa perfectamente plana hay un lápiz en equilibrio sobre su punta. Mientras está vertical, el sistema es simétrico respecto a la rotación. Pero la más mínima brisa hace que el lápiz caiga, eligiendo una dirección particular. Así ocurre con la superfluidez: la simetría existe, pero el estado fundamental la 'rompe', eligiendo una fase concreta. De ahí nacen los modos de Nambu-Goldstone: esos mismos fonones que a bajas energías no perciben obstáculos suaves.

Los autores construyeron la teoría en el lenguaje de los campos efectivos: es como describir las ondas en el agua sin entrar en el movimiento de cada molécula.

El trabajo mostró que si el potencial-barrera no afecta la simetría rota, se vuelve invisible para las ondas largas. Esta es una regla universal que funciona también para los magnones (ondas de magnetización) y para otros sistemas. Pero si el potencial rompe la simetría, la onda comienza a reflejarse: es un tunelamiento ordinario, no anómalo. Así, los físicos obtuvieron un criterio simple: conserva la simetría y la barrera desaparecerá. Entonces, la piedra lanzada al estanque deja de ser un obstáculo para las ondas en el agua.

En el helio superfluido, el sonido puede atravesar una pared porosa que retendría un líquido ordinario, y hacerlo sin la más mínima pérdida de energía.

En la novela 'Blindsight' de Peter Watts, criaturas extraterrestres utilizan efectos cuánticos para comunicarse instantáneamente; el tunelamiento anómalo podría ser la base de tecnologías similares.

Científicos
George GamowLeo EsakiSatyendra Nath BoseJohn BardeenFelix BlochGeorg Ohm
Conceptos
tunelamiento cuántico efecto Hall anómalo transporte de calor anómalo Teorema de Goldstone Ruptura espontánea de la simetría unión túnel transición no adiabática instanton barrera de energía superfluidez cuántica energía oscura fantasma teoría de campos conformes superconductividad no convencional emisión espontánea transiciones de fase exóticas transición de fase superconductora efecto Aharonov-Bohm metal extraño universalidad teorema del límite central