Fizikçiler ısının "ikinci sesinin" görüntülerini yakaladılar. Ne?

MIT'deki fizikçiler süperakışkanların ikinci sesini keşfettiler. Hoş bir şekilde tek biçimli olmasının yanı sıra, bu olay, ısının Dünya'daki bazı nadir materyallerde ve uzayın derinliklerinde nasıl yayıldığını da açıklayabilir.

Süperakışkan maddenin sürtünmesiz akan halidir. Bu, atomların hareketinin büyük ölçüde azaldığı mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda meydana gelir. Son ekibin kullandığı lityum atomlarının kuantum gazı gibi süper akışkanlar da dahil olmak üzere bazı malzemelerde ısı, difüzyon yerine dalga gibi yayılır.

MIT'den fizikçi ve çalışmanın ortak yazarı Richard Fletcher, makalesinde “Sanki bir tank suyunuz var ve yarısını kaynatmışsınız gibi” dedi. Serbest bırakma ile. “O zaman izlerseniz, suyun kendisi tamamen sakin görünebilir, ancak aniden diğer taraf ısınır, sonra diğer taraf ısınır ve su tamamen hareketsiz görünürken ısı ileri geri hareket eder.”

İlk ses yoğunluk dalgaları aracılığıyla yayılır.

Yine MIT'den Macar-Amerikalı fizikçi Laszlo Tesza, 1938'de süperakışkanların aslında sıradan sıvılar da içerdiğini öne sürdü. Bu karışımda yoğunluk dalgaları “birinci ses”, sıcaklığın dalga benzeri hareketi ise “ikinci ses”tir.

Bu kadar aşırı soğuk sıcaklıklarda, ısının hareketini gösteren hiçbir kızılötesi ışınım yayılmaz. Bunun yerine araştırmacılar ısının radyo frekanslarındaki hareketine tanık oldular. Atomların sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, rezonansa girecekleri frekans da o kadar yüksek olur.

İkinci ses, yoğunluk sabit kalırken ısının bir dalga gibi hareket etmesiyle ortaya çıkar.

“İlk kez, bu malzemenin süperakışkanlığın kritik sıcaklığında soğurken fotoğraflarını çekebiliyoruz ve ısının sıkıcı bir şekilde dengelendiği sıradan bir sıvı olmaktan, ısının ileri geri hareket ettiği bir süperakışkana nasıl dönüştüğünü doğrudan görebiliyoruz. ” dedi Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden fizikçi Martin Zuerlein, yeni araştırmaya öncülük eden teknoloji için.

Zuerlein, süper akışkanlarının (aşırı soğutulmuş lityum fermiyonlardan oluşan bir koleksiyon) havadan milyon kat daha ince olduğunu ekledi. Ekip, rezonanslarına dayalı olarak fermiyonlar arasındaki ısının hareketini izleyerek, ilk kez dalga benzeri hareketi (ikinci ses) gözlemledi. Sonuçlar: yayınlanan Science dergisinde.

Ekip, lityumdaki ısı akışına ilişkin incelemelerinin, yüksek sıcaklıktaki süperiletkenlerdeki, hatta sıradan yıldızların dalgalı, son derece yoğun kalıntıları olan nötron yıldızlarındaki ısı akışını belirlemek için kullanılabileceğine inanıyor. Nötron yıldızı İç mekanların şunlardan oluştuğuna inanılıyor: Etkileşen kuantum sıvılarının, bazı fizikçiler, bunların aksiyom karanlık maddesinin kaynakları olabileceği hipotezini öne sürdüler.

Yıldızların çekirdeğinde henüz ortaya çıkarılmamış egzotik fizik ne olursa olsun, ısının düşük dirençli malzemeler aracılığıyla hareketinin daha iyi anlaşılması, mühendislerin, enerji araştırmalarının övülen bir hedefi olan oda sıcaklığında süper iletkenler oluşturma becerilerini geliştirebilir.