V nadbytočnom prostredí neexistuje žiadny rýchlostný limit
Vedci sa domnievajú, že objavili dôvod tejto neobvyklej situácie.
V chladnom a hustom prostredí supertekutiny hélia-3 vedci nedávno dosiahli neočakávaný objav: cudzí predmet cestujúci týmto prostredím by mohol prekročiť hranicu kritickej rýchlosti bez poškodenia rovnováhy krehkého superkapaliny. Pretože to odporuje chápaniu superfluidity výskumníkmi, predstavovalo im to dôležitú záhadu, ale teraz, pri opätovnom vytváraní a štúdiu tohto javu, sa fyzici dozvedeli, čo sa za tým skrýva. Superfluidné častice sa prilepia k objektu a chránia ho pred interakciou s celým superfluidom, čím bránia jeho rozbitiu, poznamenáva živá veda.
„Superfluid hélia-3 sa cíti ako vákuum pre tyč, ktorá sa ním pohybuje, aj keď je to pomerne hustá kvapalina. Vo vnútri nie je žiadny odpor, “uviedol fyzik Samuli Autti z Lancaster University vo Veľkej Británii. „Považujem to za veľmi zaujímavé“.
Superfluidy, špička fyziky
Supertekutiny sú typom kvapaliny, ktorá má nulovú viskozitu a nulové trenie, a preto prúdi bez straty svojej kinetickej energie. Dajú sa relatívne ľahko vyrobiť z bozónov izotopu hélia-4, ktoré sa po ochladení tesne nad absolútnu nulu dostatočne spomalia, aby sa prekryli a vytvorili skupinu atómov s vysokou hustotou, ktoré pôsobia ako „superatóm“.
Tieto „superatómy“ však tvoria iba jeden typ supertekutiny. Iný typ je založený na fermiónoch, časticiach, ktoré zahŕňajú základné prvky atómov, vrátane elektrónov alebo kvarkov. Po ochladení na určitú teplotu sa fermióny viažu spolu, čo vedci nazývajú „Cooperove páry“, z ktorých každý pozostáva z dvoch fermiónov, ktoré spolu tvoria zložený bozón.
Tieto Cooperove páry sa správajú presne ako bozóny a môžu tak vytvárať supertekutinu. Supertekutiny sú dosť krehké a páry Cooperovcov sa môžu rozpadnúť, ak sa nimi objekt pohybuje určitou rýchlosťou, ktorá sa nazýva „kritická rýchlosť Landau“.
V štúdii z roku 2016 vedci z Lancasterskej univerzity zistili, že tyč pohybujúca sa cez supertekutinu hélium-3 môže prekročiť túto rýchlosť bez porušenia Cooperových párov. Pri svojich potvrdzujúcich experimentoch merali silu potrebnú na pohyb tyče cez supertekutinu. Vedci namerali extrémne malú silu, keď sa drôt začal hýbať, ale akonáhle sa pohyboval, sila potrebná na pokračovanie v pohybe bola nulová.
„Nastavením smeru zmeny tyče sme mohli dospieť k záveru, že tyčinka nebude nadbytočná z viazaných častíc, ktoré ju zakrývajú, aj keď je jej rýchlosť veľmi vysoká,“ uviedol fyzik Ash Jennings z Lancaster University.
Štúdia bola publikovaná v časopise Nature Communications.