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

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

Baseus PicoGo AM41: обзор компактного беспроводного повербанка — между обещаниями и реальностью

Современный человек немыслим без смартфона — нашего универсального помощника, который объединяет функции связи, навигации и платёжного средства. Но что делать, если аккумулятор...

«Зеленые легкие» начали коптить? Почему леса Африки больше не спасают планету, а нагревают её

Спутники NASA и ESA вскрыли пугающую аномалию: с 2010 года «легкие планеты» в бассейне Конго начали работать на выдох. Анализ 10 лет наблюдений показал, почему оптические камеры не замечали катастрофу

Астрономические версии происхождения Вифлеемской звезды

История о загадочной яркой звезде, появившейся на ночном небе в древности, долгое время порождала споры и попытки найти астрономическое объяснение. Учёные выдвигали разные версии, пытаясь понять,...

✦ ИИ  Какая кухня мира самая полезная: От Японии до Средиземноморья

  • Тематическая подборка
  • Оффтопик
В современном мире тема здорового питания становится всё более актуальной. Разнообразие кухонь мира поражает: итальянская с пастой и оливковым маслом, японская с морепродуктами и соевыми...

Как Ford Mustang подтолкнул General Motors к созданию Camaro Z28

Золотая эпоха американских «маслкаров» длилась с начала 1960-х и до середины 1970-х годов. За это время было выпущено множество знаковых автомобилей, которые и по сей день ценятся любителями...

✦ ИИ  Земля «сбрасывает кожу»: геологи выяснили, как куски континентов оказываются под дном океана за тысячи километров от суши

Вулканы посреди океана извергают материковую породу. Как такое возможно? Ученые нашли ответ: континенты «линяют» снизу, а их корни дрейфуют тысячи километров, чтобы всплыть в виде островов.