Szinte a lehető leghidegebb hőmérsékleten - a higany (folyékony hélium segítségével) - szupravezető képességű állapotot alkot. Mostanáig…
Ha Kelvin-skálán néhány abszolút nullára esik (mínusz 273 Celsius vagy mínusz 460 Fahrenheit), akkor a folyékony hélium-4 figyelemre méltó folyadéká válik. Forog, göndör, és a test hiánya közel egy évszázadon keresztül zavarja a tudósokat. Most a washingtoni egyetemi fizikus vezette csapat, amely a nyílt tudomány számára rendelkezésre álló legerősebb szuperszámítógépet használja, elméleti képet készített, amely magyarázza a szuperfolyadék valós idejű viselkedését. Csak ki a felelős párt itt? Próbáljon ki feromionoknak nevezett szubatomos részecskéket.
A femionok a természetes egyenlet nagy részét képezik, mint elektronok, protonok és neutronok ... ugyanúgy, mint a szuperfolyadékok a neutroncsillagok részei. Másodpercenként 1 000-szer forgatva, a neutroncsillagok - vagy pulzátorok - a szuperfolyadék felülete sokkal másképp hat, mint a Földön lévő társa. A sebesség növekedésével apró örvények sorozatát képezi, amelyek háromszög alakban csoportosulnak, és ez egy zsinórot képez a szuperfolyadék szerkezetben. "Amikor eléri a megfelelő sebességet, akkor egy örvényt készít a közepén" - mondta Bulgac. „És ahogy növekszik a sebesség, növekedni fog az örvények száma. De mindig lépésekben történik. ”
Tudja a tudomány újra létrehozni? Igen. Azoknak a laboratóriumi modelleknek, amelyek vákuumkamrát és lézernyalábot használnak egy nagy intenzitású elektromos mező létrehozására, sikerült egy kis mintát, talán 1 millió atomot hűteni az abszolút nulla hőmérsékletre. Ezután „lézerkanállal” keverjük a szuperfolyadékot elég gyorsan, hogy örvényeket hozzon létre.
"A furcsa viselkedés megértése során a tudósok megkíséreltek leíró egyenleteket kidolgozni, például olyanokat, amelyeket felhasználhatnak egy csésze kávé kavarása közben történő forgatásának leírására." - mondta Bulgac. „De ahhoz, hogy a fermionokból készült superfluidban meghatározzuk a hatást, szinte korlátlan számú egyenletre van szükség. Mindegyik leírja, hogy mi történik, ha csak egy változót - például a sebességet, a hőmérsékletet vagy a sűrűséget - megváltoztatják. Mivel a változók össze vannak kapcsolva, ha az egyik megváltozik, akkor a többi is megváltozik. ”
Az egyik legfontosabb kihívás a matematikai hipotézis megfogalmazásában az a számítási teljesítmény, amely ahhoz szükségessé válna, hogy számos olyan változással megbirkózzon, amely eléri az 1 trilliót vagy annál is. Szóval hogyan csinálták? A csapat a Tennessee állambeli Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumban a JaguarPF számítógépet, a világ egyik legnagyobb szuperszámítógépét használta, 70 millió óra ekvivalensre, ami csak egymagos személyi számítógépen közel 8000 évet igényel (a JaguarPF csaknem egynegyede millió mag). Csak próbálja ezt lehűteni!
"Ez megmondja e számítások bonyolultságát és azt, hogy ez milyen nehéz" - mondta Bulgac. A dolgok még bonyolultabbá tétele érdekében a szuperfolyadék gyorsabb keverése miatt elveszíti tulajdonságait - de nem olyan gyorsan, mint ahogyan feltételezzük. "A munka azt jelenti, hogy a kutatók számítógépes szimulációk segítségével" bizonyos mértékben "tanulmányozhatják a neutroncsillag tulajdonságait." - mondta Bulgac. . "Új irányokat nyit a hidegatom-fizikában is."
És további házimunk a mi részünkről.
Eredeti történet forrása: Washingtoni Egyetem.
