Stresser og strømmer i ultra-kolde superfluider

Superfluider, som kun dannes ved temperaturer tæt på absolut nul, har unikke og på nogle måder bizarre mekaniske egenskaber. Yvan Buggy fra Institute of Photonics and Quantum Sciences ved Heriot-Watt University i Edinburgh, Skotland, og hans kolleger har udviklet en ny kvantemekanisk model af nogle af disse egenskaber, som illustrerer, hvordan disse væsker vil deformeres, når de flyder rundt om urenheder. Dette værk er offentliggjort i tidsskriftet EPJ D. .

Forestil dig, at du begynder at røre en kop te, kom tilbage til det fem minutter senere og opdag, at teen stadig cirkulerer. I sig selv, det er klart umuligt, men hvis du kunne røre en kop ultrakold væske, er det præcis, hvad der ville ske. Under omkring -270 ° C — det vil sige, kun få grader over den koldest mulige temperatur, absolut nul - væsken bliver en superfluid:et underligt stof, der ikke har nogen viskositet, og som derfor vil flyde uden at miste kinetisk energi, krybe langs overflader og langs karvægge, og fortsæt med at dreje på ubestemt tid rundt om hjørner.

Superfluider erhverver disse egenskaber, fordi så mange af deres atomer falder i den laveste energitilstand, at kvantemekaniske egenskaber dominerer over klassiske. De giver derfor en unik mulighed for at studere kvantefænomener på et makroskopisk niveau, hvis det er under ekstreme forhold. I dette studie, Buggy og hans kolleger bruger kvantemekanikkens væsentlige ligninger til at beregne spændinger og strømme i sådan en ultrakold superfluid under ændringer i potentiel energi. De viser, at væskestrømmen vil være stabil og homogen i fravær af urenheder. Hvis en urenhed er til stede, imidlertid, væsken vil blive deformeret i nærheden af ​​denne urenhed.