¿Cómo puede el helio líquido desafiar la fricción?

Por debajo de 2,17 K, el helio líquido se convierte en un fluido de dos componentes, que contiene un componente fluido normal y un componente superfluido. El componente fluido normal se comporta como la mayoría de los fluidos y tiene una viscosidad distinta de cero. A medida que se acerca a 0 K, el componente superfluido se vuelve más prominente, a medida que más átomos de helio caen en el estado de energía fundamental. Es el componente superfluido que tiene una viscosidad cero y, por lo tanto, se mueve a través de canales y paredes hacia arriba sin disipación. La razón por la que puede hacer esto es porque el helio superfluido se comporta de una manera mecánica cuántica.

Imagine el superfluido fluyendo a través de un tubo. Para que el fluido se desacelere, debe tener alguna interacción con la pared que lo excite de alguna manera. En un fluido normal, los átomos corren hacia la pared y retroceden aleatoriamente de tal manera que, átomo por átomo, todo se ralentiza. Sin embargo, los átomos de helio en el helio superfluido están altamente correlacionados, debido a su indistinguibilidad, y el cambio en la energía y el impulso debido a las interacciones con la pared solo puede ocurrir de maneras muy específicas. Resulta (ver el artículo de Lev Landau de 1947) que los átomos de helio solo pueden excitarse si todo el fluido fluye a una velocidad suficientemente alta, llamada velocidad crítica, que permite que ocurran ciertas excitaciones. Por debajo de esta velocidad crítica, el fluido no puede ser excitado en absoluto y todo el fluido fluye a través de tubos o superficies sin disipación.