Как почувствовать квантовую физику на ощупь: удивительное открытие ученых

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Оффтопик

Сверхтекучий гелий — это одна из самых универсальных и интересных квантовых систем в лаборатории. Это жидкость, которая при очень низких температурах (менее 2,17 Кельвина) теряет вязкость и сопротивление и может течь без трения. Сверхтекучий гелий обладает множеством необычных свойств, таких как квантовая вихревая динамика, квантовая турбулентность, квантовая эвапорация и др. Сверхтекучий гелий часто используется для моделирования различных явлений в физике частиц, космологии и квантовой информатики.

Автор: Bing image creator

Но как бы ощущался сверхтекучий гелий, если бы в него можно было окунуть руку? Недавно ученые из Ланкастерского университета в Великобритании провели новый эксперимент, который позволяет ответить на этот вопрос. Они провели эксперимент, в котором измеряли теплопроводность сверхтекучего гелия при разных температурах и энергиях. Для этого они использовали специальный контейнер с тонкими стенками из меди, которые нагревались электрическим током. Затем они подавали на стенки короткие импульсы тока разной амплитуды и измеряли изменение температуры жидкости.

Ученые обнаружили, что при очень низких температурах и энергиях сверхтекучий гелий имеет двумерный термомеханический характер. Это означает, что его объемное состояние ведет себя как вакуум и не реагирует на механические возмущения, а тепло переносится по поверхности контейнера в двумерной подсистеме. Если бы можно было вставить руку в такой сверхтекучий гелий, то она не почувствовала бы никакого сопротивления или давления, а только слабое охлаждение от поверхностного слоя жидкости.

Однако при более высоких температурах и энергиях сверхтекучий гелий переходит в трехмерный режим, в котором он начинает реагировать на механические возмущения и переносить тепло по всему объему. В этом случае рука почувствовала бы сильное сопротивление и давление от жидкости, а также интенсивное охлаждение от всего объема.

Автор: Bing image creator

Это открытие не только дает новый взгляд на тактильный опыт квантовой физики, но и переопределяет наше понимание структуры сверхтекучего гелия. Ученые предполагают, что двумерный характер сверхтекучего гелия связан с тем, что при очень низких температурах и энергиях квантовые вихри, которые образуются в жидкости, становятся плоскими и располагаются параллельно поверхности контейнера. Это приводит к тому, что объемная часть жидкости становится однородной и неактивной, а поверхностная часть становится неоднородной и активной. При более высоких температурах и энергиях квантовые вихри становятся трехмерными и распределены по всему объему жидкости, что приводит к трехмерному характеру сверхтекучего гелия.

10 комментариев

Добавить комментарий

Ruby_Rougarou
Кратко — сверхтекучая жидкость, ощущается только разницей температур, и только на границе соприкосновения сред, то есть только верхний слой. В объеме — не ощущается никак
a
У нас на лекциях показывали, что происходит с цветком, который засунули в обычный жидкий азот. Потом роза достается, и разбивается о стол, как обычное стекло. Подозреваю, что если сунуть руку в жидкий гелий, то эффект проявится еще быстрее.
Ruby_Rougarou
Поэтому де факто руку никто и не окунал
a
То бишь британские ученые опять оправдывают свое название.
Ruby_Rougarou
То есть они описали то, как она ощущается. Если бы ученые действительно окунали незащищенные руки в жидкий азот, их бы называли фриками, а не учеными
a
Если капнуть жидким азотом на руку, и капля сразу сползет — особых проблем нет. Ощущение, как куском льда провели по руке. А задержится капля — будет очень плохо заживающий ожог. Это на лекциях и лабах по теплофизике во всех университетах делают (разумеется, с соблюдением правил безопасности).
Ruby_Rougarou
Тут же вопрос не в капле, а в объеме жидкости. С другой стороны конечно если он двухмерный, то в глубине он не должен обморозить руку, а только в верхнем слое
a
Что значит «двумерный» если это нормальная жидкость в сосуде? Это тип возбуждений в жидкости.
Когда-то Ландау некоторые несознательные товарищи ругали за двухжидкостную модель — «это же одна жидкость, что он себе позволяет», а у него в модели два разных и невзаимодействующих типа возмущений.
D
Так борадавки удаляют житким азотом. Эт не больно.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

ВВА-14: самолет советского барона-коммуниста, который должен был уметь все

Представь: в музее под открытым небом стоит огромная машина с тремя «головами», маленькими крыльями и надписью «Аэрофлот» на борту. Дети думают, что это сломанный вертолёт. Взрослые фотографируют и...

Куда уходит наше сознание, когда мы засыпаем? В мозге человека впервые записали электрический ритм частотой 30 Гц, отвечающий за бодрствование

Каждую секунду человеческий мозг обрабатывает огромные объемы информации. Мы воспринимаем цвета, слышим звуки, чувствуем прикосновения, думаем и принимаем решения. Но как именно наш мозг переходит...

Нидерландская Венеция: как деревушку Гитхорн сделали популярной удачный потоп и одна комедия

Деревушка Гитхорн в Нидерландах обведена красным в местных турагентствах и вообще воспринимается как маст-хэв любого туриста. Как ее только не называют: и Нидерландской Венецией, обыгрывая...

Зачем на тюбике зубной пасты цветная полоска? Отвечаю как бывший инженер производства

Многие из нас ежедневно пользуются зубной пастой, даже не задумываясь о мелких деталях упаковки. Но стоит кому-то обратить внимание на цветную полоску на запаянном торце тюбика, как тут же...

Паку в российских реках — не новая норма: почему «пираньи» выживают поодиночке, но не меняют экосистему

Истории про «пиранью в Волге» звучат как городской фольклор, но за ними обычно стоит не пиранья, а паку — крупный южноамериканский родственник. Такие рыбы действительно попадались в...

Может ли сознание быть уникальным для землян? Почему считать наш разум единственным во Вселенной математически глупо

В основе современных представлений о мире лежит материализм — убеждение, что любые психические процессы, включая наши мысли и чувства, порождаются физической материей. Долгое время в...