Μια νέα μελέτη αποκαλύπτει ότι το υπερρευστό 3Έχει δισδιάστατη θερμική και μηχανική φύση σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, κάτι που θα μπορούσε να έχει βαθιές επιστημονικές επιπτώσεις.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Λάνκαστερ στο Ηνωμένο Βασίλειο ανακάλυψαν πόσο υπερρευστό ήλιο 3Θα ένιωθε αν μπορούσατε να βάλετε το χέρι σας σε αυτό.
Η διεπαφή μεταξύ του εξωτικού κόσμου της κβαντικής φυσικής και της κλασικής φυσικής της ανθρώπινης εμπειρίας είναι ένα από τα μεγάλα ανοιχτά προβλήματα στη σύγχρονη φυσική.
Ο Δρ Samuli Autti είναι ο κύριος συγγραφέας της έρευνας που δημοσιεύτηκε σήμερα (2 Νοεμβρίου) στο Επικοινωνίες για τη φύση.
Ο Δρ Autti είπε: «Σε πρακτικούς όρους, δεν γνωρίζουμε την απάντηση στην ερώτηση “πώς αισθάνεσαι να αγγίζεις την κβαντική φυσική;”
«Αυτές οι πειραματικές συνθήκες είναι ακραίες και οι τεχνικές περίπλοκες, αλλά μπορώ τώρα να σας πω πώς θα σας φαινόταν αν μπορούσατε να βάλετε το χέρι σας σε αυτό το κβαντικό σύστημα.
«Κανείς δεν μπόρεσε να απαντήσει σε αυτή την ερώτηση κατά τη διάρκεια της 100χρονης ιστορίας της κβαντικής φυσικής. Το δείχνουμε τώρα αυτό, τουλάχιστον σε υπερρευστό 3Αυτός, αυτή η ερώτηση μπορεί να απαντηθεί».
Διαβάστε επίσης: Αποκωδικοποίηση του Χορού των Δαχτυλιδιών Vortex σε Υπερρευστό Ήλιο
Βιώνοντας ένα Κβαντικό Ρευστό
Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε περίπου 10000ο βαθμό πάνω απόλυτο μηδενικό σε ειδικό ψυγείο και χρησιμοποίησε μηχανικό αντηχείο μεγέθους ενός δακτύλου για να ανιχνεύσει το πολύ κρύο υπερρευστό.
Όταν ανακατεύεται με μια ράβδο, υπερρευστό 3Μεταφέρει την παραγόμενη θερμότητα κατά μήκος των επιφανειών του δοχείου. Το μεγαλύτερο μέρος του υπερρευστού συμπεριφέρεται σαν κενό και παραμένει εντελώς παθητικό.
Ο Δρ Autti είπε: «Αυτό το υγρό θα ήταν δισδιάστατο αν μπορούσατε να κολλήσετε το δάχτυλό σας μέσα του. Ο κύριος όγκος του υπερρευστού αισθάνεται άδειος, ενώ η θερμότητα ρέει σε ένα δισδιάστατο υποσύστημα κατά μήκος των άκρων του όγκου – με άλλα λόγια, κατά μήκος του δακτύλου σας».
Επιπτώσεις για την Επιστήμη
Οι επιστήμονες καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι το μεγαλύτερο μέρος του υπερρευστού 3Είναι τυλιγμένο από ένα ανεξάρτητο δισδιάστατο υπερρευστό που αλληλεπιδρά με μηχανικούς ανιχνευτές αντί για το χύμα υπερρευστό, παρέχοντας πρόσβαση στο χύμα υπερρευστό μόνο εάν του δοθεί μια ξαφνική έκρηξη ενέργειας.
Υπερρευστό δηλαδή 3Αυτός στις χαμηλότερες θερμοκρασίες και εφαρμοζόμενες ενέργειες είναι θερμομηχανικά δισδιάστατος.
«Αυτό επαναπροσδιορίζει επίσης την κατανόησή μας για το υπερρευστό 3Αυτός. Για τον επιστήμονα, αυτό μπορεί να έχει μεγαλύτερη επιρροή από την κβαντική φυσική με τα χέρια».
Υπερρευστό 3Είναι ένα από τα πιο ευέλικτα μακροσκοπικά κβαντικά συστήματα στο εργαστήριο. Συχνά επηρεάζει φαινομενικά μακρινά πεδία όπως η σωματιδιακή φυσική (για παράδειγμα ο μηχανισμός Higgs), η κοσμολογία (μηχανισμός Kibble) και η κβαντική επεξεργασία πληροφοριών (κρύσταλλοι χρόνου).
Ο επαναπροσδιορισμός της βασικής του δομής μπορεί επομένως να έχει εκτεταμένες συνέπειες.
Παραπομπή: «Transport of bond quasiparticle states in a two-dimensional boundary superfluid» των Samuli Autti, Richard P. Haley, Asher Jennings, George R. Pickett, Malcolm Poole, Roch Schanen, Arkady A. Soldatov, Viktor Tsepelin, Jakub Vonka, Vladislav V. Zavjalov και Dmitry E. Zmeev, 2 Νοεμβρίου 2023, Επικοινωνίες για τη φύση.
DOI: 10.1038/s41467-023-42520-y
Διαβάστε επίσης:
Quantum Speedup – Οι κβαντικοί υπολογιστές είναι καλύτεροι στο να μαντεύουν
Ένας νέος τρόπος για να παράγετε εύκολα μεγάλα, καθαρά υλικά 2D
