Felesleges környezetben nincs sebességkorlátozás
A kutatók úgy vélik, hogy felfedezték ennek a szokatlan helyzetnek az okát.
A hélium-3 szuperfolyadék hideg és sűrű környezetében a tudósok nemrégiben váratlan felfedezést tettek: egy ezen a környéken áthaladó idegen tárgy meghaladhatja a kritikus sebességhatárt anélkül, hogy tönkretenné a törékeny szuperfolyadék egyensúlyát. Mivel ez ellentmond a kutatóknak a szuperfolyékonyság megértésében, fontos rejtélyt jelentett számukra, de most, a jelenség újjáteremtésével és tanulmányozásával a fizikusok megtudták, mi rejlik mögötte. A szuperfolyadék részecskék tapadnak az objektumra, megvédve a teljes szuperfolyadékkal való interakciótól, megakadályozva ezzel a törést - jegyzi meg a Live Science.
"A hélium-3 szuperfolyadék vákuumnak érzi a rajta mozgó rudat, annak ellenére, hogy viszonylag sűrű folyadék. Bent nincs ellenállás "- mondta Samuli Autti fizikus az Egyesült Királyság Lancaster Egyeteméről. "Ezt nagyon érdekesnek találom".
Szuperfolyadékok, a fizika csúcsa
A szuperfolyadékok olyan típusú folyadékok, amelyek nulla viszkozitással és nulla súrlódással rendelkeznek, és ezért anélkül áramlanak, hogy elveszítenék kinetikus energiáját. Viszonylag könnyen előállíthatók a hélium-4 izotóp bozonjaiból, amelyek valamivel az abszolút nulla fölé hűtve elég lelassulnak, hogy átfedjék egymást és nagy sűrűségű atomok csoportját képezzék, amelyek "szuperatomként" működnek.
Ezek a "szuperatomok" azonban csak egyfajta szuperfolyadékot képeznek. Egy másik típus a fermionokon, az atomok alapvető elemeit, köztük elektronokat vagy kvarkokat tartalmazó részecskéken alapszik. Egy bizonyos hőmérsékletre lehűlve a fermionok összekapcsolódnak a kutatók által úgynevezett "Cooper-pároknak", amelyek mindegyike két fermionból áll, amelyek együttesen összetett bozont alkotnak.
Ezek a Cooper-párok pontosan úgy viselkednek, mint a bozonok, és így szuperfolyadékot képezhetnek. A szuperfolyadékok meglehetősen törékenyek, és Cooper-párok széteshetnek, ha egy tárgy egy bizonyos sebességgel halad keresztül rajta, az úgynevezett "kritikus sebességű Landau" -nak.
Egy 2016-os tanulmányban a Lancaster Egyetem kutatói azt találták, hogy a hélium-3 szuperfolyadékon keresztül mozgó rúd meghaladhatja ezt a sebességet anélkül, hogy Cooper párokat szakítana. Megerősítő kísérleteik során megmérték a rúd szuperfolyadékon történő mozgatásához szükséges erőt. A kutatók rendkívül kis erőt mértek, amikor a vezeték elkezdett mozogni, de miután megmozdult, a mozgás folytatásához szükséges erő nulla volt.
"A rúd irányváltoztatásával arra a következtetésre juthattunk, hogy a rúd akkor is mentes legyen a folyadéktól a megkötött részecskéktől, hogy borítják, még akkor is, ha a sebessége nagyon nagy" - mondta Ash Jennings, a Lancaster Egyetem fizikusa.
A tanulmány a Nature Communications folyóiratban jelent meg.