Friktion fandt, hvor der ikke burde være nogen - i superfluider nær absolut nul

At forstå friktionens årsager og virkninger kan bane vej for udforskninger i neutronstjernernes sammensætning og vores univers. Her på Jorden, Aalto -forskernes resultater vil være uvurderlige for at begrænse produktionen af ​​varme og uønskede fejl i kvantecomputerkomponenter.

"For nu, vi er nødt til at studere selve fænomenet mere i dybden, før vi kan have indsigt udtømmende nok til at blive anvendt på eksperimentel forskning og udvikling af teknologier, "bemærker Jere Mäkinen, forsker ved Aalto University.

Forskerne har roteret en beholder fyldt med superflydende helium-3 isotoper nær absolut nul temperatur. Den roterende væske efterligner bevægelsen af ​​faste legemer, skabe små, identiske orkaner kaldet hvirvler.

Når hvirvlerne er i stabil og ordnet laminær bevægelse ved nul temperatur, i modsætning til uendelig kaotisk turbulens, der bør ikke være friktion eller midler til at en hvirvel kan overføre kinetisk energi til omgivelserne.

Men det er præcis, hvad Mäkinen og hans vejleder, Dr. Vladimir Eltsov, nu har fundet ud af at ske.

"Det, vi formoder, kan være en kilde til friktionen, er kvasi-partikler fanget i hvirvelens kerner. Når hvirvlerne accelererer, partiklerne får kinetisk energi, der forsvinder til omgivende partikler og skaber friktion, "forklarer Mäkinen.

"I turbulente systemer, kinetisk energi forsvinder altid fra hvirvelernes bevægelse, men indtil nu havde alle troet, at når hvirvler er i laminær bevægelse, er energispredningen nul ved nul temperatur. Men det viser sig, det er ikke, "fortsætter Vladimir Eltsov.

Mäkinen sammenligner varmespredningen med at ryste en kasse fuld af bordtennisbolde:de får kinetisk energi fra flyttekassen og de andre bolde hopper rundt.

Forhindrer hvirvlerne i at sprede varme og derfor friktion, ville, for eksempel, forbedre ydelsen og evnen til at beholde data i superledende komponenter, der bruges til at konstruere kvantecomputere.

En neutronstjerne i et laboratorium - det første skridt mod at forstå turbulens
Undersøgelsens hellige gral om kvante -turbulens er at forstå og forklare turbulens i dagligdags væsker og gasser. Mäkinens og Eltsovs arbejde er et indledende skridt i retning af at tage fat i hvirvelens indre virke i superfluider. Derfra, man kunne gå videre til at forstå turbulens i vores daglige miljø, i en 'klassisk' tilstand.

Konsekvenserne kan dreje hele industrier rundt. Nye måder at forbedre aerodynamik af fly og køretøjer af enhver art eller kontrollere strømmen af ​​olie eller gas i rørledninger ville åbne op for, bare for at nævne nogle få.

Mysterier om universet er også indeholdt i disse eksperimenter. Kollapsede, Massivt tunge neutronstjerner menes at indeholde komplekse superflydende systemer. Fejl og abnormiteter som pludselige ændringer i stjernernes rotationshastighed, kunne være forårsaget af hvirvelbrud og lignende energidissipation til den, der nu blev opdaget i eksperimenterne ved Aalto University.