Предыдущая публикация
Сверхтекучие вихри: Ученые впервые управляют квантовыми волнами в сверхтекучем гелии
А вы когда-нибудь задумывались, что происходит с энергией в мире самых холодных жидкостей? Там, где привычные законы физики, кажется, отступают, разворачивается захватывающий танец квантовых явлений. И вот, совсем недавно, учёные сделали шаг вперёд, открыв дверь к ещё более глубокому пониманию этих процессов. Они не просто наблюдали за волнами Кельвина, этими спиральными вихрями, проносящимися сквозь сверхтекучий гелий, они научились ими управлять. Это достижение открывает совершенно новые возможности для изучения фундаментальных аспектов квантовой механики и её проявлений в макромире.
Сверхтекучесть: где трения нет
Чтобы понять всю значимость этого открытия, давайте на минуту погрузимся в мир сверхтекучести. Представьте себе жидкость, которая течёт без малейшего сопротивления, словно призрак, скользящий по поверхности. Такое необычное поведение проявляет гелий-4, если его охладить почти до абсолютного нуля — до температуры 2,17 кельвина (около -271°C). В этом состоянии он становится сверхтекучим, теряя вязкость и получая способность просачиваться сквозь мельчайшие щели, подниматься по стенкам сосудов, бросая вызов гравитации.
Этот феномен — следствие конденсации Бозе-Эйнштейна, процесса, при котором атомы вещества, охлаждённого до сверхнизких температур, начинают вести себя как единое целое, словно одна огромная квантовая частица. Но раз нет вязкости, куда же девается энергия, если что-то потревожит эту удивительную жидкость? Вот тут-то на сцену выходят волны Кельвина.
Спирали в квантовом танце
Волны Кельвина — это спиралевидные возмущения, которые распространяются вдоль вихревых линий, как нити, вокруг которых вращается сверхтекучий гелий. Они словно призрачные торнадо, которые скручиваются и извиваются, унося с собой энергию. И вот, учёные, применив остроумный подход, смогли не только наблюдать эти неуловимые структуры, но и управлять их движением.
Как же они это сделали? В сердце эксперимента лежал метод «украшения» вихрей. Исследователи создали наночастицы кремния прямо в сверхтекучем гелии, используя лазерное облучение. Эти мельчайшие частицы, захваченные вихревыми линиями, стали своего рода «маячками», позволяющими отслеживать их движения. Применив переменное электрическое поле, учёные смогли вызвать колебания наночастиц, которые, в свою очередь, запустили волны Кельвина, распространяющиеся вдоль вихревых линий.
Подтверждение и открытие
Исследователи провели целую серию экспериментов, меняя частоту возбуждения, что позволило детально изучить поведение волн Кельвина. С помощью системы из двух камер и сложных алгоритмов они смогли восстановить трёхмерную картину их движения, получив убедительные доказательства их спиралевидной природы. Более того, учёным удалось впервые…
Подробнее https://7ooo.ru/group/2025/02/01/900-sverhtekuchie-vihri-uchenye-vpervye-upravlyayut-kvantovymi-volnami-v-sverhtekuchem-gelii-grss-378088028.html
Следующая публикация
Нет комментариев