Video: čo by sa stalo, keby ste sa dotkli kvantovej supratekutiny?

Výskumníci ponorili špeciálnu sondu veľkosti prsta do izotopu hélia ochladeného na hodnotu len o málo vyššiu ako absolútna nula a zaznamenali jeho fyzikálne vlastnosti. Tvrdia, že je to prvýkrát, čo sme získali predstavu o tom, aký by mohol byť pocit z kvantového vesmíru. Supratekutiny sú stav hmoty, ktorý sa správa ako kvapalina s nulovou viskozitou alebo trením. Existujú dva izotopy hélia, ktoré dokážu vytvoriť supratekutinu.

Pri ochladení na teplotu tesne nad absolútnou nulou (-273,15 stupňa Celzia) sa bozóny izotopu hélia-4 spomalia natoľko, že sa prekrývajú do zhluku atómov s vysokou hustotou, ktoré sa správajú ako jeden superatóm. Hélium-3 je trochu iné. Jeho jadrá sú fermióny, trieda častíc, ktoré majú iný spin ako bozóny. Pri ochladení pod určitú teplotu sa fermióny spájajú do takzvaných Cooperových párov, z ktorých každý pozostáva z dvoch fermiónov, ktoré spolu tvoria zložený bozón. Cooperove páry sa správajú presne ako bozóny, a preto môžu tvoriť supratekutý materiál.

Vedúci výskumu Samuli Autti z Lancasterskej univerzity vo Veľkej Británii a jeho tím už nejaký čas experimentujú s fermiónovým supratekutým héliom-3 a zistili, že hoci sú Cooperove páry pomerne krehké, vedci môžu do nich strčiť drôt bez toho, aby sa tieto páry rozbili alebo dokonca narušili prúdenie supratekutého plynu. Tím sa preto rozhodol navrhnúť sondu, ktorá by zblízka preskúmala vlastnosti supratekutiny.

Zdá sa, že povrch kvapaliny tvorí nezávislú dvojrozmernú vrstvu, ktorá transportuje teplo preč od tyče. Väčšia časť supratekutiny pod ňou sa správa takmer ako vákuum; je úplne pasívna a vôbec sa nedá cítiť, zistili vedci. Jediná časť tekutiny, ktorá interagovala so sondou, bola táto dvojrozmerná povrchová vrstva. „Táto kvapalina by bola dvojrozmerná, keby ste do nej mohli strčiť prst. Väčšia časť supratekutiny je prázdna, zatiaľ čo teplo prúdi v dvojrozmernom podsystéme pozdĺž okrajov tejto časti, inými slovami, pozdĺž vášho prsta,“ hovorí Autti.

Supratekuté hélium-3 je najčistejší známy materiál a je predmetom intenzívneho vedeckého záujmu pri štúdiu kolektívnych stavov hmoty, ako sú supratekuté látky. Pochopenie správania sa jeho dvojrozmernej vrstvy by mohlo vrhnúť svetlo na správanie kvázičastíc, topologické defekty a kvantové energetické stavy. Výskum sa má objaviť v časopise Nature Communications a je dostupný na serveri arXiv.

Zdroj: sciencealert.com.