為什么異物穿過超流體的速度可以超過臨界極限

最近,科學家們在氦3超流這種又冷又密的介質中有了意想不到的發現。通過介質的異物可能會超過臨界速度極限,而不會破壞超流狀態。

這與長期的經驗相矛盾,所以這是一個亟待解釋的問題。本來超流體中的粒子會附著在物體上,包裹住物體,使其不能與超流體整體相互作用,從而避免超流體的坍縮。

超流體是零粘度零摩擦的流體,所以流動時不會損失動能。利用氦4同位素的玻色子可以相對容易地產生超流體。只要冷卻到剛好在絕對零度以上,低溫就減緩了原子的振蕩,整體同步形成高密度原子團——。所有原子都表現為“超級原子”。

另外,還有基于費米子的超流體。費米子是包含電子和夸克等原子成分的粒子。

當冷卻到一定溫度以下時,費米子結合形成所謂的庫珀對。每個庫珀對由兩個費米子組成,它們一起形成一個復合玻色子。這些庫珀對的行為完全像玻色子,所以它們可以形成超流體。

該團隊使用氦3產生費米離子超流——,這是一種稀有的氦同位素,比氦4少一個中子。當氦3冷卻到絕對零度以上僅0.0001開爾文時,就形成了庫珀對。

這些超流體非常脆弱。如果一個物體以一定的速度(稱為臨界朗道速度)通過它,庫珀對就會斷裂。

然而,2016年,蘭卡斯特大學的研究人員發現,穿過氦3超流的導線可以超過臨界速度,而不會破壞超流。

在隨后的實驗中,他們測量了讓電線穿過超流體所需的力。導線開始運動時會有微弱的阻力,但一旦開始運動,所需推力為零。

剛開始插線的時候需要把庫珀對推開,所以測電阻。超流中的庫珀對包裹住了外來物質,運動的東西就是超流本身,所以超流的穩定性不會被相互作用破壞

鐵離子超流體可以用來制造超導體,超導體是量子計算機的重要組成部分。更多的了解超流機制可能會讓我們更接近最終的應用目標。

研究在《自然通訊》上。

https://www . science alert.com/有-s-無限速-超流-宇宙-現在-我們知道-為什么

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