по популярности / по алфавиту

эксперт
Научные и НФ-комиксы на Реакторе

Михаил Заславский: Парадоксальный взгляд комиксиста может подтолкнуть ученых к открытию

«Взрослые и увлекательные комиксы будут следовать за главными событиями науки и дополнят картину мира для интеллектуалов»

подробнее

ДАО ТРАНСГУМАНИЗМА / Погружение в тему

ЭТА УЖАСНАЯ ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА / Краткий путеводитель по общественному сознанию

ГАЙД ПО РОБОТОТЕХНИКЕ 2 / Погружение в тему

ГАЙД ПО РОБОТОТЕХНИКЕ -1 / Погружение в тему

Трейлер ВИДЕОРЕАКТОР

КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ. Полная загрузка

Физики превратили газ в сверхтекучий кристалл

Физики превратили газ в сверхтекучий кристалл

Автор:

Фото: ETH Zurich / Julian Léonard

Дата : 05.03.2017 22:16

Две группы ученых из Массачусетского технологического института и Высшей политехнической школы Цюриха разными путями получили очень странное состояние вещества: сверхтекучесть твердого тела. Кажется, два эти понятия — текучесть и твердое тело — взаимно исключают друг друга. Тем не менее, это состояние было предсказано еще более полувека назад, а вот теперь получены надежные свидетельства его существование. Попробуем разобраться, что именно получили ученые.

Для начала нужно вспомнить, что такое сверхтекучесть. Сверхтекучесть жидкого гелия экспериментально открыл Петр Капица в 1938 году, за что через 40 лет получил Нобелевскую премию по физике. Гелий-3 переходит становится сверхтекучим при температуре всего на два градуса выше абсолютного нуля. В таком состоянии гелий становится жидкостью нулевой вязкости и течет без трения. Если налить его в сосуд с высокими стенками, он может вылиться наружу, поднимаясь по ним. Удалось обнаружить и сверхтекучесть в газах — в так называемом бозе-эйнштейновском конденсате атомов рубидия.

Сверхтекучее твердое тело в представлении художника. Иллюстрация: ETH Zurich / Julian Léonard. 

Что же такое сверхтекучесть кристаллов? Например, это способность дефектов перемещаться в кристаллической решетке без трения.

Сверхтекучесть в обычных кристаллах вроде алмаза или кварца ученые пока не получили, как и не смогли подтвердить или опровергнуть сверхтекучесть твердого гелия в экспериментах, которые проводили более 10 лет назад. Обе группы получили странные кристаллы, в которых получили еще более странный эффект сверхтекучести.

Что же они сделали? Если сильно охладить газ (до единиц кельвинов), он начнет вести себя как конденсат Бозе-Эйнштейна, в котором все атомы ведут себя как один. Затем поместить этот газ между двумя зеркалами и «запустить» туда лазерный луч, который немедленно образует меж зеркалами стоячую волну, в узлах (максимумах) которой оказываются запертыми атомы. С точки зрения физики это кристалл.

Физики из MIT взяли бозе-эйнтшейновский конденсат паров натрия, затем облучали атомы натрия лазером определенной длины волны, после чего вызванное спин-орбитальное взаимодействие вызвало появление периодических дифракционных структур. Получившееся рассматривалось, как кристалл и в нем наблюдали сверхтекучесть.

Установка с четырьмя зеркалами, использовавшаяся в цюрихском эксперименте. Фото: ETH Zurich.

Физики из ETH Zurich получали рубидиевый конденсат (в котором уже известно, что есть сверхтекучесть), а дальше шли по накатанной — делали оптическую ловушку между двух зеркал, получая одномерный кристалл (такие «кристаллы» называются одномерными, потому что регулярность в нем наблюдается только в одном измерении), после чего подтверждали сверхтекучесть в «кристалле».

Так физики смогли пополнить список очень странных состояний вещества, возможных только при низких температурах и только из-за квантовых эффектов. Однако говорить, что такие состояния не имеют практической пользы нельзя: ведь к таким состояниям относится и сверхпроводимость.

Понравилась заметка? Поделитесь —

Комментарии (0)

Добавить комментарий

Войти с помощью: