Суперфлуидност

  Суперфлуидноста е карактеристично својство на флуид со нула вискозност, кој тече без никакво губење на кинетичката енергија . Кога се промешува, суперфлуидот формира витли кои продолжуваат да ротираат на неодредено време. Суперфлуидност се јавува во два изотопа на хелиум ( хелиум-3 и хелиум-4 ) кога тие се течни со ладење до криогени температури. Исто така е својство на разни други егзотични состојби на материјата,теоретизирани дека постојат во астрофизиката, физиката на висока енергија и теориите на квантната гравитација . Теоријата за суперфлуидност е развиена од советските теоретски физичари Лев Ландау и Исаак Халатников .

Хелиум II ќе „лази“ по површините за да го најде своето ниво - по кратко време, нивоата во двата контејнери ќе се изедначат. Филмот Ролин ја опфаќа и внатрешноста на поголемиот контејнер; ако не беше запечатен, хелиумот II ќе излезеше и ќе избегаше.

Течниот хелиум е во фаза на суперфлуид. Тенок невидлив филм се привлекува нагоре од внатрешниот ѕид на садот и надолу однадвор. Се формира капка. Ќе падне во течниот хелиум подолу. Ова ќе се повторува додека не се испразни чашата - под услов течноста да остане суперфлуид.

Суперфлуидноста е често случајна со кондензацијата Бозе-Ајнштајн, но ниту еден феномен не е директно поврзан со другиот; не сите Бозе-Ајнштајн кондензати може да се сметаат како суперфлуиди и не сите суперфлуиди се Бозе-Ајнштајн кондензати.

Суперфлуидност на течен хелиум

Суперфлуидноста првично беше откриена во течен хелиум од Петар Капица и Johnон Ф. Ален . Оттогаш е опишана преку феноменологијата и микроскопските теории. Во течен хелиум-4, суперфлуидноста се јавува на далеку повисоки температури отколку во хелиум-3 . Секој атом на хелиум-4 е бозонска честичка, благодарение на неговиот цел спин . Атом на хелиум-3 е честичка фермион; може да формира бозони само со спарување со себе на многу пониски температури. Откривањето на суперфлуидностa во хелиум-3 беше основа за доделување на Нобеловата награда за физика во 1996 година. Овој процес е сличен на спарувањето на електрони во суперспроводливоста .

Ултра ладни атомски гасови

Суперфлуидноста во ултра ладен фермински гас експериментално беше докажана од Волфганг Кетерле и неговиот тим кои набљудуваа квантни витли во ⁶ Li (Литиум 6) на температура од 50 nK на МИТ во април 2005 година. Таквите витли беа претходно забележани во ултра ладен бозонски гас со употреба на ⁸⁷ Rb (Рубидиум 87) во 2000 година, и неодамна во дво-димензионални гасови . Уште во 1999 година, Лене Хау создаде таков кондензат користејќи атоми на натриум заради забавување на светлината, а подоцна и целосно запирање на истиота. Нејзиниот тим последователно го искористи овој систем на компресирана светлина да генерира суперфлуиден аналоген на ударни бранови и торнада:

======

Овие драматични возбудувања резултираат во формација на солитони кои за возврат се распаѓаат во квантизирани витли—создадени од рамнотежа, во парови на спротивно кружење — откривајќи го директно процесот на распаѓање на суперфлуидот во Бозе-Ајнштановите кондензати. Со поставување на двоен блок на патот на светлината, ние можеме да генерираме контролирани судири помеѓу ударните бранови резултирајќи во комплетно неочекувани, не линеарни возбудувања. Ние набљудувавме хибридни структури кои содржат прстени од вител вградени во темни солитонски обвивки. Прстените од вител се однесуваат како 'фантомски пропелери' доведувајќи до многу богата возбудувачка динамика.

— Лене Хау, СИАМ Конференција на Нелинеарни Бранови и Кохерентни Структури

======

Суперфлуиди во астрофизиката

Идејата дека суперфлуидноста постои во неутронските sвезди за прв пат ја предложи Аркадиј Мигдал . По аналогија со електроните во суперпроводниците кои формираат Куперови парови поради интеракцијата меѓу електрони и решетки, се очекува нуклеоните во неутронска sвезда на доволно висока густина и ниска температура, исто така, да формираат Куперови парови заради широко распростанетата привлечна јадрена сила и да доведат до суперфлуидност и суперспроводливост.

Во физиката со висока енергија и квантната гравитација

Теоријата на суперфлуиден вакуум (ТСВ) е пристап во теоретската физика и квантната механика каде што физичкиот вакуум се гледа како суперфлуид.

Крајната цел на пристапот е да се развијат научни модели кои ја обединуваат квантната механика (опишувајќи три од четирите познати фундаментални интеракции) со гравитацијата . Ова го прави ТСВ кандидат за теоријата на квантната гравитација и продолжување на Стандардниот модел .

Се верува дека развојот на таквата теорија ќе се обедини во единствен постојан модел на сите основни интеракции и ќе ги опише сите познати интеракции и основните честички како различни манифестации на истиот ентитет, суперфлуиден вакуум.

На макро-ниво поголем сличен феномен е случувањето како со синхронизираното летање и шумење во јато на сколовранците (птици). Брзината на промената во шемите на летање ја имитира фазната промена што доведува до суперфлуидност во некои течни состојби.

Поврзано

• Бујум (суперфлуидност)
• Физика на кондензирана материја
• Макроскопски квантни појави
• Квантна хидродинамика
• Бавно светло
• Суперспроводливост
• Суперсолид

Дополнителна литература

• Khalatnikov, Isaac M. (2018). An introduction to the theory of superfluidity. CRC Press. ISBN 978-0-42-997144-0.978-0-42-997144-0
• Annett, James F. (2005). Superconductivity, superfluids, and condensates. Oxford: Oxford Univ. Press. ISBN 978-0-19-850756-7.978-0-19-850756-7
• Guénault, Antony M. (2003). Basic superfluids. London: Taylor & Francis. ISBN 0-7484-0891-6.0-7484-0891-6 Guenault, Tony (28 November 2002). 2002 pbk edition. ISBN 9780748408917.9780748408917
• Свистунов, Б.В., Бабаев Е.С., Прокофев НВ Суперфлуидни состојби на материја
• Volovik, G. E. (2003). The Universe in a helium droplet. Int. Ser. Monogr. Phys. 117. стр. 1–507. ISBN 978-0-19-850782-6; hbk edition978-0-19-850782-6 Volovik, Grigory E. (6 March 2003). 2003 pbk edition. ISBN 9780198507826.9780198507826

Надворешни врски

• Мисли поврзани со Суперфлуидност на Викицитат
• Суперфлуидност на Ризницата ^?