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Una piedra sobre la mesa conserva su forma. El agua, en cambio, se adapta al vaso y, si se derrama, fluye libremente. Desde pequeños aprendemos a separar el mundo en categorías estancas y predecibles: lo sólido por un lado y lo líquido por el otro. Por eso, imaginar un sólido que pueda fluir sin dejar de ser sólido suena casi como una trampa o un truco de magia.
Pero ¿existen realmente? En nuestra vida cotidiana la respuesta es un rotundo no. Sin embargo, la física cuántica lleva décadas demostrando que las intuiciones funcionan muy bien a nuestra escala, pero se quedan cortas al describir la materia en condiciones extremas.
Ahí, algunas formas de materia pueden combinar un patrón espacial ordenado y movimiento sin fricción: los supersólidos
Desde fuera, un supersólido no parece un objeto cotidiano que cambie de forma o empiece a escurrirse. De hecho, las evidencias más claras de supersolidez se han obtenido principalmente en experimentos realizados a temperaturas extremadamente bajas y están formados por nubes de átomos ultrafríos. Lo extraordinario no es su aspecto, sino la manera en que esos átomos se organizan y responden colectivamente. Si un supersólido combina propiedades que parecían incompatibles, significa que nuestras categorías clásicas para describir la materia no son tan rígidas como creíamos.
No es miel, ni vidrio, ni pantallas LCD
Antes de adentrarnos en la rareza cuántica, conviene aclarar un malentendido común.
En la naturaleza existen materiales que parecen habitar en la frontera del mundo sólido y líquido. Así, la miel fluye con exasperante lentitud, la arena se comporta a veces como un fluido granular, el vidrio carece del orden regular de un cristal y los cristales líquidos de nuestras pantallas LCD combinan orden molecular con movilidad. Pero un supersólido no es nada de eso.
No hablamos de un sólido blando, ni de un líquido sumamente viscoso, ni de un cristal que está empezando a derretirse. La realidad cuántica es más extraña: hablamos de un sistema que reúne dos propiedades que normalmente nunca aparecen juntas. Por un lado, posee un patrón espacial ordenado, como el de un cristal. Por otro, una parte de sus átomos puede fluir sin fricción, como ocurre en un superfluido. Es decir, mantiene el orden característico de un sólido sin renunciar a una de las propiedades más sorprendentes de algunos fluidos cuánticos.
El líquido que se desplaza sin viscosidad
Para entender qué tiene de extraordinario un supersólido, primero hay que conocer la superfluidez.
En un líquido común, sus partículas chocan entre sí y con las paredes del recipiente, disipando parte de la energía en forma de calor. Esa resistencia interna al movimiento se llama viscosidad. En un superfluido, en cambio, una fracción del sistema puede desplazarse sin viscosidad y mantener el movimiento sin perder energía del modo habitual. Esto produce comportamientos que parecen imposibles a nuestra escala.
Un superfluido puede atravesar conductos extremadamente estrechos, circular durante mucho tiempo sin frenarse e incluso trepar por las paredes del recipiente formando una película muy fina. No es simplemente un líquido que fluye con facilidad: es un estado cuántico colectivo, en el que muchas partículas comparten una misma fase y se comportan de manera coordinada.
En 1970, el físico Anthony Leggett formuló de manera explícita la pregunta que daba título a su artículo: Can a Solid Be “Superfluid”? (“¿Puede un sólido ser también ‘superfluido’?”). Casi al mismo tiempo, otros trabajos teóricos mostraron que un sistema cuántico podía mantener un patrón cristalino y, a la vez, permitir un flujo sin viscosidad. Así nació el concepto de supersólido.
El largo y pedregoso camino del helio
Durante 40 años, el candidato natural para encontrar un supersólido fue el helio-4. No era una elección caprichosa: al enfriarse y comprimirse, el helio forma uno de los cristales cuánticos más extremos que conocemos. El entusiasmo estalló en 2004, cuando los físicos de la Universidad Estatal de Pensilvania E. Kim y M. H. W. Chan hicieron oscilar una muestra de helio sólido y observaron que una pequeña parte parecía no acompañar por completo el movimiento del recipiente.
Una posible explicación era que esa fracción se comportaba como un superfluido dentro del sólido. Pero el helio resultó ser un terreno mucho más resbaladizo de lo esperado. Con el tiempo, surgieron dudas sobre si aquellas señales demostraban realmente la supersolidez o si podían explicarse por defectos del cristal, impurezas, interfaces o cambios en la elasticidad del propio material. La idea seguía siendo posible, pero hacía falta un sistema más controlable para demostrarla con claridad.
La revolución de los imanes atómicos
La evidencia más limpia no llegó del helio, sino de una tecnología revolucionaria: los gases cuánticos ultrafríos. En estos sistemas se usan láseres y campos magnéticos para atrapar átomos en el vacío, enfriándolos hasta casi detenerlos. Tras varios experimentos pioneros que crearon estructuras ordenadas usando luz, una evidencia mucho más clara llegó con los llamados gases dipolares, compuestos por átomos que actúan como minúsculos imanes.
En 2019, varios laboratorios lograron observar una situación que hasta hacía poco parecía imposible: estos imanes atómicos se organizaban espontáneamente en una fila de gotitas ordenadas, como un sólido, mientras que el conjunto conservaba la capacidad de actuar como un fluido cuántico. Poco después, la observación de sus oscilaciones colectivas confirmó que no eran simplemente gotitas independientes, sino partes conectadas de un mismo estado supersólido.
¿Por qué importa romper los moldes?
En el colegio nos enseñan que la materia se presenta como sólido, líquido o gas, y más adelante incorporamos otros estados, como el plasma. Los supersólidos muestran que estas categorías son útiles, pero no siempre suficientes: en el mundo cuántico, una misma fase puede combinar propiedades que a nuestra escala parecen incompatibles.
Bajo condiciones extremas, el universo se vuelve paradójico. Estudiar estos sistemas intermedios no es solo un capricho teórico: entender cómo conviven el flujo perfecto y la rigidez ayuda a explorar otros estados cuánticos de la materia, incluidos ciertos superconductores no convencionales, así como escenarios extremos como la corteza de las estrellas de neutrones.
Al final, la cuántica nos demuestra que una pregunta aparentemente absurda puede convertirse en la llave de una nueva frontera científica.
Sebastian A. Suarez recibe soporte de RYC2023-042682-I y PID2025-168612NA-I00, financiado por MCIU/AEI/10.13039/501100011033 y por la ESF+.
Nahir Vadra García no recibe salario, ni ejerce labores de consultoría, ni posee acciones, ni recibe financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y ha declarado carecer de vínculos relevantes más allá del cargo académico citado.
