Het door natuurkundigen ontwikkelde apparaat voor het bestuderen van helium-3 bestaat uit drie componenten die zijn ondergedompeld in een bad van dit materiaal.
Helium-3 koelen tot lage temperaturen ineen paar mK verandert deze stof in een supervloeibare vloeistof. Zoals Vladimir Jeltsov, een fysicus aan de Aalto University die niet bij het onderzoek betrokken was, in een recensie van de publicatie opmerkt, wordt helium-3 vanwege de rijkdom van de interne structuur van helium-3 vaak het 'universum in een druppel' genoemd. .” In superfluïde helium-3 vormen Cooper-dampen een vacuüm met ongebruikelijke dynamische eigenschappen, zoals wrijvingsloze stroming. Daarentegen vormen ongepaarde atomen een Fermi-vloeistof, een kwantumvloeistof bestaande uit fermionen.
De bron van quasideeltjes bij het ontstaan van natuurkundigenapparaat is een gesloten doos waarin een bewegend mechanisch apparaat Cooper-paren breekt in quasi-deeltjes die door gaatjes naar buiten vliegen. Omdat de temperatuur buiten de doos ver onder de supervloeibare overgangslimiet voor helium-3 ligt en er maar weinig Cooper-paren uit elkaar worden gescheurd door thermische fluctuaties, schieten de quasideeltjes in een rechte lijn uit het gat, als lichtstralen.
Schematisch model van het apparaat. Bron: Noble et al, Physical Review B
Quasideeltjes die uit de doos vliegen, vallen intweede deel van het apparaat. Daarin genereert een oscillerend halfcirkelvormig draadcircuit kwantumwervels - snaren van minder dan 100 nm dik. In dit geval keren quasideeltjes die dicht genoeg langs de vortex gaan, als gevolg van Andreev-reflectie, terug naar de bron in de vorm van gaten. De rest van de deeltjes bereikt de kamer: een reeks kwarts stemvorken van vijf bij vijf. Als resultaat van dergelijke manipulaties legt de camera de schaduw van de vortexspoel vast.
Al in de eerste experimenten, onderzoekersontdekte dat de buitenste rand van de draadlus veel meer wervelingen produceerde dan de binnenste, hoewel de stroomsnelheden aan beide uiteinden ongeveer hetzelfde zouden moeten zijn. Dit effect is nog niet verklaard, maar laat zien dat de camera in de toekomst zal helpen om meer te leren over de kenmerken van kwantumturbulentie.
Omslagafbeelding: APS/Carin Cain
Lees verder
Er gebeurt iets vreemds in het heelal: hoe inconsistenties in de Hubble-constante te verklaren?
Voor het eerst werd een karaf gesynthetiseerd - "een wondermateriaal van een nieuwe generatie"
Het universum zonder draden: wetenschappers hebben onthuld hoe het magnetische veld "uit het niets" zou kunnen verschijnen