Fizicienii au dezvoltat o cameră pentru a capta „universul într-o picătură” cu heliu

Aparatul pentru studiul heliului-3, dezvoltat de fizicieni, este format din trei componente scufundate într-o baie din aceasta.

material: sursă de cvasiparticule, sursă de vârtejuri și cameră. Sistemul captează umbra unei bile vortex care se formează într-un lichid superfluid.

Răcirea heliului-3 la temperaturi scăzute încâțiva mK transformă această substanță într-un lichid superfluid. După cum notează Vladimir Elțov, un fizician de la Universitatea Aalto, care nu a fost implicat în studiu, într-o revizuire a publicației, datorită bogăției structurii interne a heliului-3, heliul-3 este adesea numit „universul într-o picătură. .” În heliul-3 superfluid, vaporii Cooper formează un vid care are proprietăți dinamice neobișnuite, cum ar fi curgerea fără frecare. În schimb, atomii nepereche formează un lichid Fermi, un lichid cuantic format din fermioni.

Sursa de cvasiparticule în creația fizicienilordispozitivul este o cutie închisă în interiorul căreia un dispozitiv mecanic în mișcare sparge perechile Cooper în cvasi-particule care zboară prin găuri. Deoarece temperatura din afara cutiei este cu mult sub limita de tranziție superfluid pentru heliu-3 și puține perechi Cooper sunt rupte de fluctuațiile termice, cvasiparticulele ies din gaură în linie dreaptă, ca razele de lumină.

Modelul schematic al dispozitivului. Sursa: Noble et al, Physical Review B

Cvasiparticule care zboară din cutie cad îna doua parte a dispozitivului. În el, un circuit de sârmă semicircular oscilant generează vârtejuri cuantice - șiruri cu grosimea mai mică de 100 nm. În acest caz, cvasiparticulele care trec suficient de aproape de vortex, datorită reflexiei Andreev, revin înapoi la sursă sub formă de găuri. Restul particulelor ajung în cameră: o serie de diapazon de cuarț care măsoară cinci pe cinci. Ca urmare a unor astfel de manipulări, camera captează umbra bobinei vortex.

Deja în primele experimente, cercetătoria constatat că marginea exterioară a buclei de sârmă a produs mult mai multe vârtejuri decât cea interioară, deși debitele ar trebui să fie aproximativ aceleași la ambele capete. Acest efect nu a fost încă explicat, dar arată că camera va ajuta în viitor să învețe mai multe despre caracteristicile turbulenței cuantice.

Imagine de copertă: APS/Carin Cain

Citeste mai mult

Ceva ciudat se întâmplă în Univers: cum să explici inconsecvențele în constanta Hubble

Pentru prima dată, a fost sintetizat un decantor - „un material miracol al unei noi generații”

Universul fără fire: oamenii de știință au dezvăluit cum câmpul magnetic ar putea apărea „din nimic”