Fysikere fanger de første lyde af varme, der 'skælder' i en supervæske, og afslører, hvordan den kan bevæge sig som en bølge

Dette uventede fænomen, kaldet anden lyd, er en termisk bølge, der bevæger sig med en overraskende hastighed på 19 meter i sekundet i superfluid helium. Lydbølgerne, forårsaget af termisk ekspansion, kan høres i form af et svagt sus i en optagelse foretaget af forskerne.

Forskningen, der er offentliggjort i tidsskriftet Nature Physics, blev udført af fysikere ved University of Maryland og er et væsentligt skridt fremad i forståelsen af ​​superfluids adfærd, og hvordan de kan bevæge sig som bølger.

"Dette er første gang nogen har været i stand til at fange lyden af ​​varme, der bevæger sig i en superfluid, og det er et virkelig smukt fænomen," sagde Matthew S. Turner, en ph.d.-studerende ved Institut for Fysik og University of Maryland's Joint. Quantum Institute, der ledede undersøgelsen.

"Supervæsker bliver ofte beskrevet som værende som 'kvantesuppe', så det var overraskende og spændende at høre dem synge."

I flere årtier vidste forskerne, at supervæsker havde to lydbølger eller excitationer - den almindelige lydbølge og anden lyd - men der havde aldrig været en måde at høre dem på. Dette skyldes, at frekvensen af ​​den anden lyd var for høj til, at den menneskelige hørelse kunne registreres direkte.

Forskerne formåede at overvinde denne udfordring ved at bruge en speciel resonator til at forstærke lydbølgerne og omdanne dem til lavfrekvente trykbølger, der kunne fanges med en følsom mikrofon.

"De anden lydbølger var så svage, at de knap var hørbare. Men ved at forstærke dem, var vi i stand til at høre dem tydeligt," siger Andrei Kapustin, professor i fysik ved University of Maryland og direktør for Joint Quantum Institute.

"Dette gennembrud er meget spændende, da det åbner op for nye muligheder for at studere egenskaberne af supervæsker og andre kvantevæsker."

Holdet af fysikere, inklusive Turner og Kapustin, planlægger nu at bruge teknikken til at undersøge opførselen af ​​anden lyd i forskellige typer materialer, og hvordan den kan bruges til at skabe nye typer enheder, såsom ultrafølsomme sensorer og kvante. computere.

Forskningen er blevet støttet af National Science Foundation, Army Research Office og Alfred P. Sloan Foundation.