Резка промышленных проемов: www.rezkabetona.su 
Навигация
Популярное

Что такое "жидкая твердость"?

Пенсильванский ученый Мозес Чань и его аспирант Юн Сён Ким заявляют, что, возможно, открыли некую новую форму агрегатного состояния материи – «жидкую твердость» или «сверхтвердотельную» форму гелия-4. Статья об этом была напечатана в журнале Nature в начале этого года, сообщает www.sigma-test.ru.

Почему же открытое пенсильванскими учеными вещество является твердым? Дело в том, что его атомы образуют аналогичную твердым телам кристаллическую решетку. Например, такую же кристаллическую решетку можно наблюдать у льда. При этом гелий-4 должен быть охлажден и иметь температуру менее 0,1 Кальвина. И частицы кристалла по своему характеру поведения подвластны канонам квантовой механики, а не классической.



www.sigma-test.ru напоминает, что законы квантовой механики гласят: частица не может находиться в каком-то ограниченном объеме пространства, находясь в полном покое. Если она локализована таким образом, то она должна колебаться, причем продолжать это колебание даже при охлаждении до минимальной температуры. Это называется квантовые нулевые колебания частицы.

При некоторых температурах и определенном давлении частицы вещества могут образовывать конденсат Бозе-Эйнштейна. Они находятся при этом в одинаковом квантовом состоянии и постоянно двигаются без какого-то взаимного взаимодействия, а характер их движения когерентен, то есть взаимосогласован. Такое состояние было до последних пор получено только для жидких тел и газов. А работа Пенсильванских ученых позволяет утверждать аналогичное еще и для твердых тел.

Эксперимент, в ходе которого была получена «жидкая твердость», проходил следующим образом. Гелий-4 под давлением, которое производилось специальной установкой, был помещен в стеклянный диск с порами. Поры очень мелкие – не более размера атома. Сам диск помещен в особо прочную металлическую капсулу. Вся система охлаждалась до температуры немного выше, чем абсолютный ноль. Давление газа увеличивали до тех пор, пока гелий не стал твердым – это произошло при давлении в 40 атмосфер. Капсула вращалась так, что специальное устройство точно регистрировало усилия, которые были необходимы для вращения. И вот, при температуре 0,1 Кальвина вся система стала вращаться свободнее.

Ученые даже предположили, что часть гелия исчезла из пластины, но это было невозможно, ведь капсула была очень герметичной, и к тому же, когда температура становилась выше, усилие, совершаемое для вращения диска, опять увеличивалось. На основании этих данных Пенсильванские ученые пришли к выводам, что кристаллический гелий становится свертхекучим.



Эксперимент был проведен достаточно тщательно, но Чань и Ким не утверждают, что открытие нового состояние вещества было достоверным на 100%. Они допускают образование на стенках пор сверхжиткости, которая и «мешала» вращению стеклянного диска, а вовсе не гелий-4. Хотя по утверждению самих же авторов, это очень маловероятно. Был поставлен еще один эксперимент, аналогичный описанному, в котором вместо гелия-4 принимал участие гелий-3. Известно, что он не способен образовывать сверхтвердое тело. В ходе эксперимента не удалось добиться уменьшения усилий при вращении стеклянного экспериментального диска. В настоящее время эксперимент пытаются повторить в других лабораториях, а Чань и его коллеги собираются приступать к изучению термодинамических, акустических и других свойств полученного вещества.

Каких-то конкретных способов применения «жидкой твердости» пока не известно. Но профессор Университета провинции Альберта, Канада, Д. Бимиш, утверждает, что открытие этого нового состояния позволит разрешить некоторые очень важные вопросы, касающиеся природы сверхтвердого гелия.

© 2010 www.sigma-test.ru Санкт-Петербург: +7 (812) 265-34-48, +7 (812) 567-94-10
Разработка и поддержка сайта: +7(495)795-01-39 после гудка 148651, sigma-test.ru(my_love_dog)r01-service.ru
Копирование текстовой и графической информации разрешено при наличии ссылки.