Фізики вперше довели існування "другого звуку" в екзотичних речовинах: чому це важливо

Американські фізики опублікували результати нового дослідження в журналі Science, згідно з яким вони вперше зробили прямі зображення такого явища, як "другий звук", пише IFLScience.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

У звичайних матеріалах тепло поширюється від локалізованого джерела, поки не розсіється в навколишньому середовищі. Але у світі надтекучого квантового газу справи йдуть трохи інакше. Вперше вчені зробили прямі зображення того, як тепло насправді поширюється хвилею, відомою як "другий звук", через надплинну рідину.

Надплинність — це стан речовини, який виникає внаслідок охолодження атомів до надзвичайно низьких температур, близьких до абсолютного нуля. У цьому стані надплинна рідина може текти без тертя нескінченно без втрати енергії або в'язкості.

У надплинних речовинах, які мають багато дивних властивостей, тепло рухається по-іншому. У надплинних квантових газах воно рухається з боку в бік і поширюється як хвиля. Таку поведінку фізики називають "другим звуком". Хоча про це явище відомо давно, але тільки зараз вчені змогли візуалізувати його за допомогою розробленого методу термографії або створення теплової карти.

За словами вчених уявлення про це явище можна отримати, якщо уявити собі резервуар з водою, половина якої майже закипіла. Якщо дивитися на воду, то вона може виглядати абсолютно спокійною, але раптово одна частина води стає гарячою, а потім інша частина стає гарячою, і тепло переміщається взад і вперед, в той час як вода має абсолютно нерухомий вигляд.

Вловити рух тепла в надтекучих рідинах складно, оскільки вони не випускають інфрачервоного випромінювання. Але вчені виявили, що ферміони літію-6 резонують на різних частотах залежно від їхньої температури. Це дало їм змогу відстежувати рух ферміонів, що резонують, виявивши, що тепло рухається подібно до звукових хвиль.

За словами вчених, "другий звук" є ознакою надплинності, але в ультрахолодних газах досі його можна було побачити тільки в слабкому відображенні пульсацій густини, що його супроводжують, і раніше не можна було довести характер теплової хвилі.

Тепер же вчені змогли сфотографувати речовину, охолоджену до критичної температури, необхідної для надплинності, і безпосередньо побачили, як вона переходить зі стану звичайної рідини, де тепло врівноважується зазвичай, у надплинне середовище, де тепло тече взад і вперед.

Вчені планують зафіксувати поведінку тепла в інших ультрахолодних газах і вважають, що результати дослідження можуть допомогти у вивченні надпровідників або ж заплутаної фізики, що лежить в основі нейтронних зірок.

Як уже писав Фокус, вчені працюють над новим типом лазерного двигуна, який дасть змогу долетіти до Марса за кілька тижнів. Згідно з концепцією дослідників, наземні лазери зможуть сильно прискорити космічний корабель, що дасть змогу швидко дістатися до Марса.