Apparaten för att studera helium-3, utvecklad av fysiker, består av tre komponenter nedsänkta i ett bad av detta
Kylning av helium-3 till låga temperaturer inågra mK förvandlar detta ämne till en superfluid vätska. Som Vladimir Jeltsov, en fysiker vid Aalto-universitetet som inte var involverad i studien, noterar i en recension av publikationen, på grund av rikedomen i den interna strukturen av helium-3, kallas helium-3 ofta för "universum i en droppe .” I superfluid helium-3 bildar Cooper-ångor ett vakuum som har ovanliga dynamiska egenskaper, såsom friktionsfritt flöde. Däremot bildar oparade atomer en Fermi-vätska, en kvantvätska som består av fermioner.
Källan till kvasipartiklar i skapandet av fysikerenheten är en stängd låda inuti vilken en rörlig mekanisk anordning bryter Cooper-par till kvasipartiklar som flyger ut genom hål. Eftersom temperaturen utanför boxen ligger långt under övergångsgränsen för superfluid för helium-3, och få Cooper-par slits isär av termiska fluktuationer, skjuter kvasipartiklarna ut ur hålet i en rak linje, som ljusstrålar.
Schematisk modell av enheten. Källa: Noble et al, Physical Review B
Kvasipartiklar som flyger ut ur lådan faller in iandra delen av enheten. I den genererar en oscillerande halvcirkelformad trådkrets kvantvirvlar - strängar som är mindre än 100 nm tjocka. I det här fallet återvänder kvasipartiklar som passerar tillräckligt nära virveln, på grund av Andreev-reflektion, tillbaka till källan i form av hål. Resten av partiklarna når kammaren: en rad kvartsstämgafflar som mäter fem gånger fem. Som ett resultat av sådana manipulationer fångar kameran skuggan av virvelspolen.
Redan i de första experimenten, forskarefann att den yttre kanten av trådslingan producerade många fler virvlar än den inre, även om flödeshastigheterna borde vara ungefär desamma i båda ändar. Denna effekt har ännu inte förklarats, men visar att kameran kommer att hjälpa i framtiden att lära sig mer om egenskaperna hos kvantturbulens.
Omslagsbild: APS/Carin Cain
Läs mer
Något konstigt händer i universum: hur man förklarar inkonsekvenser i Hubble-konstanten
För första gången syntetiserades en karaff - "ett mirakelmaterial av en ny generation"
Universum utan ledningar: forskare har avslöjat hur magnetfältet kan uppstå "ur ingenting"