Физики впервые доказали существование "второго звука" в экзотических веществах: почему это важно

Американские физики, опубликовали результаты нового исследования в журнале Science, согласно которому они впервые сделали прямые изображения такого явления, как "второй звук", пишет IFLScience.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

В обычных материалах тепло распространяется от локализованного источника, пока не рассеется в окружающей среде. Но в мире сверхтекучего квантового газа дела обстоят немного иначе. Впервые ученые сделали прямые изображения того, как тепло на самом деле распространяется волной, известной как "второй звук", через сверхтекучую жидкость.

Сверхтекучесть – это состояние вещества, которое возникает в результате охлаждения атомов до чрезвычайно низких температур, близких к абсолютному нулю. В этом состоянии сверхтекучая жидкость может течь без трения бесконечно без потери энергии или вязкости.

В сверхтекучих веществах, которые имеют много странных свойств, тепло движется по-другому. В сверхтекучих квантовых газах оно двигается из стороны в сторону и распространяется как волна. Такое поведение физики называют "вторым звуком". Хотя об этом явлении известно давно, но только сейчас ученые смогли визуализировать его с помощью разработанного метода термографии или создания тепловой карты.

По словам ученых представление о данном явлении можно получить, если представить себе резервуар с водой, половина которой почти закипела. Если смотреть на воду, то она может выглядеть совершенно спокойной, но внезапно одна часть воды становится горячей, а затем другая часть становится горячей, и тепло перемещается взад и вперед, в то время как вода выглядит совершенно неподвижной.

Уловить движение тепла в сверхтекучих жидкостях сложно, поскольку они не выпускают инфракрасного излучения. Но ученые обнаружили, что фермионы лития-6 резонируют на разных частотах в зависимости от их температуры. Это позволило им отслеживать движение резонирующих фермионов, обнаружив, что тепло движется подобно звуковым волнам.

По словам ученых, "второй звук" является признаком сверхтекучести, но в ультрахолодных газах до сих пор его можно было увидеть только в слабом отражении пульсаций плотности, которые его сопровождают и раньше нельзя было доказать характер тепловой волны.

Теперь же ученые смогли запечатлеть вещество, охлажденное до критической температуры, необходимой для сверхтекучести и напрямую увидели, как оно переходит из состояния обычной жидкости, где тепло уравновешивается обычно, в сверхтекучую среду, где тепло течет взад и вперед.

Ученые планируют запечатлеть поведение тепла в других ультрахолодных газах и считают, что результаты исследования могут помочь в изучении сверхпроводников или же запутанной физики, лежащей в основе нейтронных звезд.

Как уже писал Фокус, ученые работают над новым типом лазерного двигателя, который позволит долететь до Марса за несколько недель. Согласно концепции исследователей, наземные лазеры смогут сильно ускорить космический корабль, что позволит быстро добраться до Марса.