La aproape cea mai rece temperatură posibilă - mercurul (cu ajutorul heliului lichid) - formează o stare numită superconductivitate. Pana acum…
Când este dus la câteva grade de zero absolut pe scara Kelvin (minus 273 Celsius sau minus 460 Fahrenheit), heliul lichid-4 se transformă în starea de superfluid remarcabilă. Se învârte, se ondulează, iar lipsa de corp îi dezamăgește pe oamenii de știință de aproape un secol. Acum, o echipă condusă de un fizician al Universității din Washington, care utilizează cel mai puternic supercomputer disponibil pentru științele deschise, a pregătit o imagine teoretică care explică comportamentul în timp real al superfluidului. Doar cine este partea responsabilă aici? Încercați particule subatomice numite fermioni.
Femeile sunt o parte din ecuația naturală ca electroni, protoni și neutroni ... la fel cum superfluidele fac parte din stelele cu neutroni. Rotind între una și 1.000 de ori pe secundă, stelele de neutroni - sau pulsars - suprafața superfluidului acționează mult diferit decât omologul său aici pe Pământ. Pe măsură ce viteza crește, formează o serie de mici vârtejuri care se grupează într-un model triunghiular ... care la rândul său formează o împletitură în structura superfluidului. „Când atingeți viteza corectă, veți crea un vortex la mijloc”, a spus Bulgac. „Și pe măsură ce creșteți viteza, veți crește numărul de vortice. Dar apare întotdeauna în pași. ”
Știința o poate recrea? Da. Modelele de laborator care folosesc o cameră de vid și un fascicul laser pentru a crea un câmp electric de intensitate mare au reușit să răcească un eșantion mic, poate 1 milion de atomi, la temperaturi aproape de zero. Apoi se folosește o „lingură laser” pentru a agita superfluidul suficient de repede pentru a crea vârtejuri.
„În încercarea de a înțelege comportamentul ciudat, oamenii de știință au încercat să creeze ecuații descriptive, cum ar fi cele pe care le-ar putea folosi pentru a descrie acțiunea învolburată într-o ceașcă de cafea, în timp ce este agitat.” Spuse Bulgac. „Dar pentru a descrie acțiunea într-un superfluid format din fermioni, este necesar un număr aproape nelimitat de ecuații. Fiecare descrie ce se întâmplă dacă se modifică doar o variabilă - cum ar fi viteza, temperatura sau densitatea. Deoarece variabilele sunt legate, dacă una le va schimba, se vor schimba și altele. "
Una dintre provocările majore în formularea unei ipoteze matematice este cantitatea de putere de calcul necesară pentru a lucra printr-o problemă cu o serie de modificări variabile care a atins 1 trilion sau mai mult. Deci, cum au făcut-o? Echipa a folosit computerul JaguarPF la Laboratorul Național Oak Ridge din Tennessee, unul dintre cei mai mari supercomputere din lume, pentru echivalentul a 70 de milioane de ore, ceea ce ar necesita aproape 8.000 de ani pe un computer personal cu un singur nucleu (JaguarPF are aproape un sfert -milioane de miez). Încearcă doar să răcești asta!
"Acest lucru vă spune complexitatea acestor calcule și cât de dificil este acest lucru", a spus Bulgac. Pentru a face lucrurile și mai complexe, cu atât mai rapid se agită superfluidul îl determină să-și piardă proprietățile - dar nu la fel de rapid ca ipoteza. „Lucrarea înseamnă că cercetătorii pot studia„ într-o oarecare măsură proprietățile unei stele de neutroni folosind simulări pe computer ”. Spuse Bulgac. "Deschide, de asemenea, noi direcții de cercetare în fizica cu atom de frig."
Și mai multe teme din partea noastră.
Sursa povești originale: Universitatea din Washington.
