Няма ограничение на скоростта в свръх-течна вселена
В студената, плътна среда на свръх-течен хелий-3, учените неотдавна направиха ненадейно изобретение. Чужд обект, пътуващ през средата, може да надвиши сериозна граница на скоростта, без да наруши самата нежна свръх-течност.
Тъй като това опонира на нашето схващане за свръх-течност, то провокира много огромно комплициране, само че в този момент, пресъздавайки и изучавайки явлението, физиците са разбрали по какъв начин се случва.
Частиците в свръх-течността се придържат към обекта, предпазвайки го от взаимоотношение с общата свръх-течност, като по този метод предотвратяват разпадането й.
„ Свръх-течният хелий-3 се усеща като вакуум за обект, който се движи през него, макар че е релативно плътна среда. Няма никакво противодействие, никакво “, споделя физикът Самули Аути от университета в Ланкастър, Англия. „ Намирам това за доста завладяващо. “
Супер-флуидите са тип течност, която има нулев вискозитет и нулево търкане и затова тече, без да губи кинетична сила. Те могат да бъдат направени релативно елементарно от бозони на изотопа на хелий-4, които, когато се охладят до малко над безспорната нула, забавят задоволително, с цел да се припокрият и образуват клъстер на атоми с висока компактност, които работят като един „ супер-атом “.
Тези „ супер-атоми “ обаче образуват единствено един тип свръх-течност. Друг се основава на братята и сестрите на бозона,- фермиона. Фермионите са частици, които включват атомни градивни детайли като електрони и кварки.
Когато се охладят под избрана температура, фермионите се свързват между тях в по този начин наречените двойки на Купър, всяка от които се състои от два фермиона, които дружно образуват формиран бозон. Тези двойки на Купър се държат тъкмо като бозони и по този метод могат да образуват свръх-течност.
Екипът сътвори своята фермионна свръх-течност от хелий-3, необичаен изотоп на хелий, при който липсва един неутрон. Когато се охлади до една 10 хилядна градуса над безспорната нула (0,0001 Келвин, или -273,15 градуса по Целзий / -459,67 градуса по Фаренхайт), хелий-3 образува двойки на Купър.
Тези свръх-течности са много нежни и двойките Купър могат да се разпаднат, в случай че обект се движи през тях над избрана скорост, наречена сериозна скорост на Ландау.
И въпреки всичко, в отчет от 2016 година откриватели от университета в Ланкастър откриха, че телена пръчка, движеща се през свръх-течност хелий-3, може да надвиши тази скорост, без да счупи двойките.
В своите следващи опити те мерят силата, нужна за пренасяне на телената пръчка през свръх-течността. Те мериха извънредно дребна мощ, когато жицата стартира да се движи, само че откакто тя към този момент се движи, силата, нужна за продължение на придвижването, е нула – просто я натиснете и тя изчезва.
Екипът стигна до заключението, че първичната мощ идва от двойките Купър, които се движат малко, с цел да приспособят придвижването, упражнявайки тази дребна начална мощ върху телената пръчка. Но по-късно жицата може да се движи свободно, всъщност замаскирана в „ палто “ от двойки Купър.
„ Като накарахме пръчката да промени посоката си на придвижване, успяхме да заключим, че пръчката ще бъде скрита от свръх-течността от обвързаните частици, които я покриват, даже когато скоростта й е доста висока “, споделя физикът Аш Дженингс от университета в Ланкастър.
Това ново изобретение може да има някои забавни последствия.
Фермионните свръх-течности могат да се употребяват за основаване на свръхпроводници, които от своя страна се проверяват като сериозен съставен елемент на квантовите компютри. Знаейки повече за това по какъв начин и за какво свръх – течностите се държат по този начин, ще ни приближи до тази цел, имат вяра учените.
Изследването е оповестено в Nature Communications
