Du kan høre hver begivenhed to gange i en tredimensionel kvantegas

Hvis du kunne fordybe dig i en kvantevæske, ville du høre hver begivenhed to gange, fordi de understøtter to lydbølger med forskellige hastigheder.

Forskerne i deres eksperiment har indset denne bemærkelsesværdige egenskab for første gang i en tredimensionel kvantegas i stedet for en kvantevæske. De opnåede dette resultat ved at afkøle en gas af kaliumatomer fanget af laserstråler i ultrahøjt vakuum til mindre end en milliontedel af en grad over det absolutte nulpunkt, hvor det delvist danner et Bose-Einstein-kondensat. Disse er typisk svagt interagerende, men i deres eksperiment øger de interaktionen så meget, at gassen bliver hydrodynamisk. De exciterer stående bølger ved forskellige frekvenser og observerer to resonanser af såkaldt første og anden lyd.

Denne effekt er godt undersøgt i kvantevæsker som superfluid helium, men komprimerbarheden af ​​deres Bose-gas er lige så stor som luftens, så det er stadig en gas, ikke en væske. Det er bemærkelsesværdigt, at Landaus berømte to-væske model, en teori udviklet for superfluid helium i 1940'erne, stadig beskriver deres superfluid gasbrønd. I deres system består de to væsker hovedsageligt af henholdsvis de kondenserede og ikke-kondenserede dele af gassen. De løser eksperimentelt den relative bevægelse af de to dele, som svinger sammen i den klassiske første lyd, men bevæger sig modsat hinanden i anden lyd. Den mikroskopiske teoretiske beskrivelse af deres gas er meget enklere end den for en væske, og den lover ny indsigt i forståelsen af ​​kvantehydrodynamik.

Forskningspapiret er offentliggjort i Physical Review Letters . + Udforsk yderligere

Usædvanlige lydbølger opdaget i kvantevæsker