Ученые раскрыли механизм трения в сверхтекучих жидкостях, наблюдая за движением вихрей
Международная группа ученых из Европейской лаборатории нелинейной спектроскопии (LENS) исследовала динамику квантованных вихрей в сверхтекучих жидкостях, раскрыв фундаментальные механизмы, управляющие их поведением и диссипацией энергии.
Сверхтекучая жидкость течет без трения, а ее движение организуется в виде стабильных микроскопических водоворотов — квантованных вихрей. Именно они играют ключевую роль в переносе тока и определяют эффективность этого процесса.
«В сверхтекучей жидкости диссипация потока может возникать из-за внутренних микроскопических сил, действующих непосредственно на вихри, — объясняет Никола Грани, ведущий автор исследования. — Эти силы возникают из взаимодействия между сверхтекучей и нормальной компонентами, порождая так называемое взаимное трение».
Ученые использовали ультрахолодный газ атомов лития, охлажденный до десяти миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля, что позволило с беспрецедентной точностью управлять поведением вихрей с помощью лазерного света.
Наблюдая за спиральным движением одного вихря вокруг другого, закрепленного в центре, исследователи смогли реконструировать микроскопические процессы, регулирующие это движение. Анализ показал, что на динамику вихрей влияют квазичастицы, захваченные в его ядре.
«Понимание того, как движутся эти вихри, необходимо для контроля над диссипацией энергии и создания высокоэффективных новых квантовых устройств, — отметил руководитель исследовательской группы Джакомо Роати. — Наша платформа открывает путь к контролируемому изучению сверхтекучей турбулентности».
Исследование, результаты которого могут быть применены в изучении сверхтекучего гелия-3, недр нейтронных звезд и сверхпроводников, опубликовано в журнале Nature Communications.
0 комментариев