Hvorfor er der ingen hastighedsbegrænsning i det superflydende univers

Fysikere fra Lancaster University har fastslået, hvorfor objekter, der bevæger sig gennem superflydende helium-3, mangler en hastighedsgrænse i en fortsættelse af tidligere Lancaster-forskning.

Helium-3 er en sjælden isotop af helium, hvor der mangler en neutron. Det bliver overflødigt ved ekstremt lave temperaturer, muliggør usædvanlige egenskaber såsom mangel på friktion for objekter i bevægelse.

Man troede, at hastigheden af ​​objekter, der bevæger sig gennem superflydende helium-3, grundlæggende var begrænset til den kritiske Landau-hastighed, og at overskridelse af denne hastighedsgrænse ville ødelægge supervæsken. Tidligere forsøg i Lancaster har fundet ud af, at det ikke er en streng regel, og at objekter kan bevæge sig med meget større hastigheder uden at ødelægge den skrøbelige superflydende tilstand.

Nu har forskere fra Lancaster University fundet årsagen til fraværet af hastighedsgrænsen:eksotiske partikler, der klæber til alle overflader i supervæsken.

Opdagelsen kan guide applikationer inden for kvanteteknologi, selv kvanteberegning, hvor flere forskergrupper allerede har til formål at gøre brug af disse usædvanlige partikler.

For at ryste de bundne partikler til syne, forskerne afkølet superfluid helium -3 til inden for en ti tusindedel af en grad fra absolut nul (0,0001K eller -273,15 ° C). De flyttede derefter en ledning gennem supervæsken med høj hastighed, og målte, hvor meget kraft der var nødvendig for at flytte tråden. Bortset fra en ekstremt lille kraft i forbindelse med at flytte de bundne partikler rundt, når tråden begynder at bevæge sig, den målte kraft var nul.

Hovedforfatter Dr. Samuli Autti sagde:"Superfluid helium-3 føles som vakuum for en stang, der bevæger sig gennem den, selvom det er en relativt tæt væske. Der er ingen modstand, ikke nogen som helst. Jeg synes, det er meget spændende. "

Ph.d. elev Ash Jennings tilføjede:"Ved at få stangen til at ændre sin bevægelsesretning kunne vi konkludere, at stangen vil være skjult for supervæsken af ​​de bundne partikler, der dækker den, selv når dens hastighed er meget høj. "" De bundne partikler skal i første omgang bevæge sig rundt for at opnå dette, og det udøver en lille kraft på stangen, men når dette er gjort, kraften forsvinder bare helt ", sagde Dr. Dmitry Zmeev, der havde tilsyn med projektet.

Lancaster -forskerne omfattede Samuli Autti, Sean Ahlström, Richard Haley, Ash Jennings, George Pickett, Malcolm Poole, Roch Schanen, Viktor Tsepelin, Jakub Vonka, Tom Wilcox, Andrew Woods og Dmitry Zmeev. Resultaterne offentliggøres i Naturkommunikation .