#科技最前沿# 【最新研究發現:超流體世界中沒有速度限制,可啟發製造超導體】
在冰冷稠密的氦 - 3 超流體介質中,科學家近日有了意外發現。穿過該介質的異物可以超越臨界速度限制,而不會破壞脆弱的超流體本身。

超流體是一種黏度為零、摩擦也為零的流體,因此流動時也不會損失動能。氦 - 4 玻色子可以相對容易地成為超流體。當溫度控制得恰到好處,只比絕對零度高一點點的時候,氦 - 4 玻色子可以放緩速度以重疊形成高密度的原子團,該原子團可以充當一個 「超原子」。

但是,這些 「超原子」只是超流體的一種。另一種超流體則基於玻色子的同胞——費米子。費米子是包括原子構造塊(如電子和夸克)的粒子。

冷卻到一定溫度以下后,費米子會結合在一起,形成所謂的庫珀對。每個庫珀對由兩個費米子組成,這兩個費米子共同形成一個符合玻色子。這些庫珀對的行為與玻色子幾乎一模一樣,因此也可以形成超流體。

然後,該研究團隊利用氦 - 3 製造出費米超流體。氦 - 3 是一種稀有的氦同位素,比氦少了一個中子。當冷卻到只比絕對零度(-273.15 攝氏度)高几個毫開爾文溫度時,氦 - 3 會形成庫珀對。

這些超流體非常脆弱。若物體超過一定速度(臨界 Landau 速度)穿過該超流體的話,其中的庫珀對就會分裂。

然而,在 2016 年的一篇論文中,蘭開斯特大學的研究人員發現,一根鋼絲棒可以以高於臨界速度的速度穿過氦 - 3 超流體,而不會破壞庫珀對。

在他們的後續實驗中,研究人員還測量了使鋼絲棒穿過超流體所需的力。當鋼絲棒開始移動時,他們測得十分微小的推力;但是一旦鋼絲棒移動起來,保持鋼絲棒移動的力就變為了零。簡言之就是,輕輕一推,鋼絲棒就會動起來。

研究團隊最後總結說,初始力來自鋼絲棒周圍運動的庫珀對,以適應變化狀態,這些庫珀對從而對鋼絲棒施加了一點點的啟動力。但是,之後,鋼絲棒便可以自由移動,彷彿披上了庫珀對的偽裝外衣一般。@科技深度News

LINE it!
回頁頂