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

Предложен новый алгоритм поиска жизни в космосе, не опирающийся на биосигнатуры: жизнь выдает статистика

Поиск внеземной жизни десятилетиями строится на попытке обнаружить биосигнатуры — специфические химические маркеры в атмосферах далеких планет. Мы ищем кислород, метан или фосфин,...

Что за странный выступ на территории Афганистана на востоке

Глядя на политическую карту мира, у многих стран замечаешь странные геометрические «узоры» линии границы, не всегда они определяются географическими особенностями местности. Есть свой необычный...

Обзор компактного трёхпортового внешнего аккумулятора со встроенным кабелем Ugreen PB727, а также кабеля Ugreen 240W со встроенным информационным дисплеем

Ugreen PB727 — это компактный и мощный трёхпортовый внешний аккумулятор ёмкостью 10000 mAh, оснащённый информационным экраном и встроенным USB-C кабелем. Автор: Ugreen Источник:...

Ученые научились выключать «гормон любви»: почему точечная блокировка окситоцина поможет в изучении мозга

Окситоцин и вазопрессин — это нейропептиды, которые выполняют ключевые функции в организме млекопитающих. Их эволюционная история насчитывает около 600 миллионов лет, и за это время они...

Призраков не существует: новая математическая структура объяснила эффект темной материи без невидимых частиц

Галактики вращаются слишком быстро. Окраины спиральных структур движутся с такой скоростью, что гравитация видимого вещества — всех существующих там звезд, планет и газовых...