Superfluidity ถูกค้นพบในปี 1937 เมื่อนักวิจัยในอังกฤษและสหภาพโซเวียตพบว่าภายใต้อุณหภูมิที่ต่ำกว่า 2 องศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ ฮีเลียมเหลวสามารถไหลได้โดยไม่มีแรงเสียดทาน นักทฤษฎีรู้สึกทึ่งเสนอว่าอะตอมได้แปรสภาพเป็นสถานะควอนตัมรูปแบบใหม่ นั่นคือ “คอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์” ซึ่งอะตอมสูญเสียอัตลักษณ์ส่วนบุคคลและเริ่มไหลเป็นมวลรวมSuperfluidity มีแอนะล็อกในไฟฟ้า วัสดุตัวนำยิ่งยวดเป็นสิ่งที่อิเล็กตรอนนำไฟฟ้าโดยไม่มีความต้านทาน ตัวนำยิ่งยวดยังเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำ และเนื่องจากอิเล็กตรอนหยุดทำงานตามปกติและจับคู่กับคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์แทน
ในช่วงกลางศตวรรษที่ผ่านมา
นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าทั้งของเหลวและอิเล็กตรอนสามารถไหลได้โดยไม่มีการต้านทานด้วยเอฟเฟกต์ควอนตัม ทำไมไม่เป็นของแข็งด้วย?
ในทางตรงกันข้าม supersolidity ดูเหมือนจะขัดกับสัญชาตญาณเนื่องจากอะตอมในของแข็งถูกจัดเรียงในโครงผลึกที่แข็ง แต่ของแข็งเกือบทั้งหมดมีพื้นที่ว่าง ซึ่งเรียกว่า vacancies ซึ่งอะตอมหายไป เช่น อพาร์ตเมนต์คอมเพล็กซ์ ซึ่งบางห้องไม่มีผู้เช่า ในปี 1969 นักทฤษฎีชาวรัสเซียเสนอว่าผลควอนตัมที่อุณหภูมิต่ำอาจทำให้ตำแหน่งงานว่างบางส่วนเหล่านี้กระโดดจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง เพื่อให้ห้องชุดต่างๆ ว่างเปล่าในเวลาที่ต่างกัน ตำแหน่งงานว่างที่เคลื่อนไหวอาจเริ่มแสดงพฤติกรรมเหมือนโบส-ไอน์สไตน์ และบางส่วนของของแข็งสามารถเริ่มเคลื่อนไหวได้โดยไม่มีแรงเสียดทาน
หากมีความเป็น supersolidity นักวิทยาศาสตร์คิดว่าควรมองหาในฮีเลียมที่เป็นของแข็ง ด้วยโปรตอนเพียงสองตัวในนิวเคลียส อะตอมของฮีเลียมจึงค่อนข้างเบา นอกจากนี้ยังไม่ดึงดูดอะตอมฮีเลียมอื่น ๆ อย่างแรง ดังนั้นหากตำแหน่งงานว่างสามารถเลื่อนไปมาภายในโครงตาข่ายคริสตัล พวกเขาจะทำได้ง่ายที่สุดในฮีเลียม
อย่างไรก็ตาม นักทดลองต้องใช้เวลามากกว่าสามทศวรรษ
ในการค้นพบความแข็งแกร่งยิ่งยวดในฮีเลียม-4 ซึ่งมีนิวตรอนสองนิวตรอนพร้อมกับโปรตอนสองตัวในนิวเคลียสของมัน ความก้าวหน้าเกิดขึ้นหลังจาก John Goodkind แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก รายงานว่าคลื่นเสียงเดินทางในลักษณะที่ไม่คาดคิดผ่านฮีเลียมที่เป็นของแข็ง โมเสส ชาน จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลวาเนียใน University Park ตัดสินใจเปิดตัวการศึกษาใหม่ของฮีเลียมที่เป็นของแข็งโดยใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าออสซิลเลเตอร์แบบบิดเบี้ยว เครื่องนี้จะแกว่งตัวอย่างไปมารอบๆ แกนกลาง เหมือนกับม้าหมุนที่หมุนไปทางเดียวก่อนแล้วค่อยหมุนอีกทางหนึ่งที่ 1,000 ครั้งต่อวินาที
ออสซิลเลเตอร์ดังกล่าวเคยถูกใช้เพื่อล่าหา superfluidity เนื่องจากวัสดุควอนตัมเมื่อใส่ในภาชนะที่หมุนได้จะไม่หมุนตาม ลองนึกภาพหมุนถังน้ำ ถ้าน้ำเป็นซุปเปอร์ฟลูอิด มันจะไม่ไหลเอื่อยตามการหมุน แต่จะนั่งนิ่งๆ แทน โดยแยกออกจากด้านที่เคลื่อนที่ของถัง Supersolids หากมีอยู่จะทำสิ่งเดียวกัน ดังนั้น เมื่อการเปลี่ยนสถานะของแข็งเป็นสถานะ supersolid ที่อุณหภูมิต่ำ ระยะเวลาที่ออสซิลเลเตอร์ใช้ในการหมุนกลับไปกลับมาจะลดลง เนื่องจากมวลน้อยกว่าจะเคลื่อนไปมา
Chan และ Eun-Seong Kim เพื่อนร่วมงานของเขาไม่คิดว่าพวกเขามีโอกาสมากที่จะพบกับความแข็งแกร่ง “ฉันจำได้ว่าบอกอึนซองว่าโอกาสที่เราจะได้เห็นบางสิ่งนั้นแทบจะเป็นศูนย์ เหมือนซื้อลอตเตอรี” ชานกล่าว
เมื่อพวกเขาเติมฮีเลียมที่เป็นของแข็งในออสซิลเลเตอร์แบบบิดเบี้ยวและหมุนเครื่อง พวกเขาเห็นว่าระยะเวลาของมันสั้นลง น่าจะเป็นเพราะฮีเลียมที่เป็นของแข็งบางส่วนถูกแยกออกจากระบบแทนที่จะหมุนด้วย และเมื่อพวกเขาใส่ฮีเลียมที่เป็นของแข็งลงในอุปกรณ์หมุนที่มีรูปร่างเหมือนโดนัท จากนั้นจึงปิดกั้นส่วนหนึ่งของโดนัทก่อนที่จะสั่น ผลกระทบส่วนใหญ่จะหายไป บ่งบอกว่าการไหลเกิดขึ้นจริงภายในฮีเลียมและสามารถตัดออกได้ตามต้องการ
การค้นพบดังกล่าว รายงานในปี 2547 ทำให้เกิดความตื่นเต้นในหมู่นักฟิสิกส์ ซึ่งคิดว่าในที่สุดพวกเขาก็ได้เห็นความแข็งแกร่งเหนือที่คาดการณ์ไว้นานแล้ว ( SN: 1/17/04, หน้า 35 ) แต่การสังเกตที่ตามมาทำให้มันห่างไกลจากความชัดเจน
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
