Vyřešení záhady: Proč je supratekuté helium-3 jako vakuum?  
Když se nějaký objekt pohybuje supratekutým heliem-3, je to jako, kdyby byl ve vakuu. Pohybuje se zcela bez odporu, i když je to relativně velkou rychlostí. Nový zásadní výzkum odhalil, že klíčovou roli hrají nahloučené kvazičástice, které brání kontaktu mezi objektem a okolní suprakapalinou.
Suprakapalina. Kredit: : Lancaster University.
Suprakapalina. Kredit: : Lancaster University.

Helium-3, známé též jako tralfium, je lehký a vzácný izotop helia. Jeho jádro, jemuž se říká helion, obsahuje 2 protony a 1 neutron. Za extrémně nízkých teplot se stává supratekutým, díky čemuž získává speciální vlastnosti. Patří k nim i to, že se v takovém supratekutém heliu objekty pohybují bez tření.

 

Odborníci si nejprve mysleli, že když se supratekutým heliem-3 pohybuje nějaký objekt, tak je jeho rychlost omezená pod takzvanou kritickou Landauovu rychlost. Překročení této rychlosti bylo považováno za fatální s tím, že zničí dotyčnou suprakapalinu. Postupně se ale ukázalo, že to není tak úplně pravda. Z předešlých experimentů vyplynulo, že nejde o striktní omezení, a že se objekty v zásadě mohou pohybovat i rychlostí překračující kritickou Landauovu rychlost, aniž by došlo k rozložení křehké struktury suprakapaliny.

Samuli Autti. Kredit: Lancaster University.
Samuli Autti. Kredit: Lancaster University.

 

Samuli Autti z britské Lancaster University a jeho spolupracovníci nedávno zjistili, co je toho příčinou. Je to kvůli exotickým částicím, či spíše kvazičásticím (thermal bulk quasiparticles), které jsou nalepené na všechny povrchy v suprakapalině. Tento objev by mohl mít řadu praktických aplikací ve kvantových technologiích, včetně kvantových počítačů. Kvantoví vývojáři se již v dnešní době snaží tyto kvazičástice využívat.

 

Lancaster University, logo.
Lancaster University, logo.

Aby Autti a spol. mohli celou záležitost prostudovat, ochladili supratekuté helium-3 na jednu tisícinu stupně nad absolutní nulou. Pak vzali drát a velkou rychlostí s ním pohybovali skrz takto vytvořenou suprakapalinu. Během toho měřili, kolik síly je třeba k pohybu drátu. Na počátku pohybu drátu detekovali extrémně malou sílu, která souvisela s pohybem kvazičástic a jejich uspořádáváním podél drátu. A pak už nedetekovali nic. Drát se pohyboval zcela bez odporu.

 

Jak říká Autii, supratekuté helium-3 je pro pohybující se drát jako vakuum. Což je podle Autiiho docela síla, protože ve skutečnosti jde o relativně hustou kapalinu. Je to fascinující. Když zmíněný drát změní směr za vysoké rychlosti, tak zůstává „skrytý“ před suprakapalinou pod navázanými kvazičásticemi.

 

Literatura

Lancaster University 21. 9. 2020.

Nature Communications 11: 4742.

Datum: 26.09.2020
Tisk článku

Fyzika Sbírka úloh pro SOŠ a SOU - Miklasová V.
 
 
cena původní: 186 Kč
cena: 186 Kč
Fyzika Sbírka úloh pro SOŠ a SOU
Miklasová V.
Související články:

Fyzici poprvé zauzlovali Boseho-Einsteinův kondenzát do kvantových uzlů     Autor: Stanislav Mihulka (20.01.2016)
Nové skupenství: Suprapevná hmota je zároveň krystalická i supratekutá     Autor: Stanislav Mihulka (04.03.2017)
Kvantoví fyzici odhalili nové skupenství hmoty v „podivných kovech“     Autor: Stanislav Mihulka (25.07.2020)



Diskuze:

běžné helium

Tomáš Pilař,2020-09-27 12:15:59

Jak je to vlastně v běžném heliu (He4), když je supratekuté?

Odpovědět


Re: běžné helium

Tomáš Pilař,2020-09-28 12:06:33

Čekal jsem, že mi někdo odpoví, protože to tak nedopadlo, dopustil jsem se googlení
Docela pěkně je to popsané na: http://z-moravec.net/chemie/supravodice/velmi-nizke-teploty/supratekutost/
Když to laicky shrnu tak supratekuté He4, teče bez odporu kapilárou, ale průchod předmětu brzdí.

Odpovědět

Nový pohled

Luis carlos Turiansky,2020-09-27 09:59:02

Z toho jednoznačné vyplývá, že vakuum neexistuje!

Odpovědět


Re: Nový pohled

Martin Redl,2020-09-27 10:32:09

Podle kvantové mechaniky objektivní realita neexistuje. Tudíž pokud se na vakuum nikdo nedívá, tak neexistuje:D

Odpovědět


Re: Re: Nový pohled

Jan Novák9,2020-09-27 20:25:40

Takže když astronautovi praskne skafandr tak musí hned zavřít oči a bude v pohodě :-)))

Odpovědět

VÚCAKO

Alois Všeználek,2020-09-27 06:54:42

U nás ve výzkumáku tomu říkáme "Ježibabí rosol" jedná se koloidní plyn chovající se jako kapalina, používáme ho na obohacování exotickými částicemi kovoobráběcí nástroje (vrtáky, frézy) - tvrdost, pevnost. Při jedné nehodě se kolegovi povedlo stoupnou nohou do rozlitého rosolu, nic moc se mu nestalo jen teď dokáže chodidlo sevřít v pěst.
Objevují se i názory, že se jedná o jistou formu života.

Odpovědět


Re: VÚCAKO

Daniel Šíma,2020-09-30 15:14:08

Nejmenuje se ten Váš kolega náhodou "Mrchožrout Barbridge"? Někdy bychom mohli zajít do Borschtu na jedno...

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace