Как почувствовать квантовую физику на ощупь: удивительное открытие ученых

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

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

Почему у приемника высшего класса «Ленинград-010-стерео» было так много шкал

В конце 1970-х годов советская радиопромышленность выпустила стереофонический приёмник, относившихся к высшему (нулевому) классу сложности. Его внешний вид сразу бросается в глаза: массивный...

Свет в конце тоннеля по ГОСТу: почему видения на грани жизни подчиняются странным правилам геометрии

Особые пограничные состояния сознания, которые в науке принято называть околосмертным опытом (Near-Death Experiences, или сокращенно NDE), возникают у людей в моменты пиковых физических или...

Как появились первые континенты и почему без Луны Земля осталась бы без суши

Четыре с половиной миллиарда лет назад Земля пережила крупнейшую катастрофу в своей истории — столкновение с массивным небесным телом размером с Марс. Этот удар расплавил наружные слои...

Влад Цепеш и граф Дракула: что известно о реальном правителе и откуда взялся вампир

Реальный Влад Цепеш не знал про вампиров, а Стокер, похоже, взял у него только имя. Разбираем, что известно о правителе Валахии и откуда взялся граф Дракула.

Почему Claude Code и Codex расходуют так много токенов и можно ли платить меньше

Представьте, что вы попросили нейросеть исправить одну небольшую ошибку в приложении. Она изучила код, нашла проблему, внесла изменения и сообщила, что всё готово. На экране вы видите несколько...

Инджера: как кислая эфиопская лепёшка одновременно стала хлебом, тарелкой и столовым прибором

Есть блюда, которые едят с хлебом, и есть хлеб, на который кладут блюдо. Инджера умудряется быть и тем и другим одновременно. Огромная мягкая лепёшка лежит на общем блюде, впитывает сок тушёного...