Nowe analizy z MIT pokazują, że w superpłynnym gazie kwantowym ciepło nie rozchodzi się jak zwykle, lecz biegnie falą – zjawisko znane jako „drugi dźwięk”. To rzadki wyjątek od reguły, według której w większości materiałów energia cieplna rozlewa się od źródła i powoli zanika.
Co właściwie uchwycono?
Badacze po raz pierwszy zobrazowali sam ruch ciepła, a nie tylko pośrednie zmarszczki gęstości. Najprościej mówiąc, w superpłynie „gorąco” przesuwa się tam i z powrotem niczym falująca tafla, podczas gdy sam ośrodek wygląda na nieruchomy. Superpłyn powstaje, gdy schłodzony niemal do zera absolutnego gaz atomów traci tarcie wewnętrzne. To w praktyce oznacza, że ucieka mu zwyczajna lepkość i ciepło może propagować jak fala.
Jak to zrobiono?
Klasyczna termografia tu nie działa, bo tak zimne próbki nie świecą w podczerwieni. Zespół stworzył więc nową metodę „mapowania” temperatury: użył fal radiowych, aby śledzić zachowanie fermionów litu-6 przy nieco różnych częstotliwościach, ściśle powiązanych z temperaturą. Chodzi o wychwycenie tych odrobinkę „cieplejszych” sygnałów i prześledzenie, jak tworzą w czasie wędrującą falę ciepła. Jak opisano w artykule, to pozwoliło wprost zobaczyć drugi dźwięk, a nie tylko się go domyślać.
Dlaczego to ma znaczenie?
Drugi dźwięk uchodzi za znak rozpoznawczy superpłynności. Jego bezpośrednie obrazowanie daje nowe narzędzia do testowania teorii dotyczących materii o bardzo niskiej lepkości. Najprościej mówiąc, gdy wiemy, jak fala ciepła naprawdę biegnie przez superpłyn, łatwiej sprawdzać modele opisujące przewodnictwo i oddziaływania między cząstkami. To może pomóc w badaniach nad nadprzewodnikami wysokotemperaturowymi (wciąż bardzo chłodnymi w praktyce) oraz fizyką ekstremalnie gęstych obiektów, takich jak gwiazdy neutronowe.
Co dalej?
Nowa technika otwiera drogę do precyzyjnych pomiarów prędkości, tłumienia i kształtu fal ciepła w różnych reżimach. Jeśli uda się zestawić takie dane z teorią, zyskamy klarowniejszy obraz, kiedy i dlaczego zwykłe „rozlewanie się” ciepła ustępuje miejsca falom. Dla fizyki to nie spektakularny fajerwerk, lecz solidny, brakujący kadr z laboratoriów, który może porządkować szerszą układankę.
Ilustracja została przygotowana z użyciem AI na bazie oryginalnego zdjęcia w celu zachowania spójności wizualnej.
Pełna treść źródłowa: Yahoo News
