كشفت تجربة أخيراً عن الشعور الذي تشعر به عند لمس سائل كمي فائق.
وقام الفيزيائيون بتغطيس مسبار خاص بحجم الإصبع في أحد نظائر الهيليوم، وتم تبريده إلى ما دون الصفر المطلق بقليل، وسجلوا خصائصه الفيزيائية.
يقولون، للمرة الأولى، اكتشفنا ما قد يبدو عليه الكون الكمي. لا يحتاج أحد إلى التعرض لقضمة صقيع رهيبة أو تدمير تجربة لاكتشاف الشيء الحقيقي.
“من الناحية العملية، ما هو شعورك عند لمس فيزياء الكم؟” لا نعرف الإجابة على هذا السؤال”. يقول الفيزيائي سامولي العاطي من جامعة لانكستر في إنجلترا، قاد البحث.
“هذه الظروف التجريبية قاسية والتقنيات معقدة، لكن يمكنني الآن أن أخبرك كيف سيكون الأمر إذا وضعت يدك في هذا النظام الكمي. لم يتمكن أحد في تاريخ فيزياء الكم الممتد لـ 100 عام من الإجابة على هذا السؤال سؤال، على الأقل نحن نعرضه الآن في السوائل الفائقة. 3يمكنه الإجابة على هذا السؤال.”
الموائع الفائقة هي حالات من المادة تتصرف مثل الموائع عديمة اللزوجة أو الاحتكاك. يمكن أن يشكل نظيران من الهيليوم سائلًا فائقًا. عند تبريدها إلى ما فوق الصفر المطلق (−273.15 درجة مئوية أو −459.67 درجة فهرنهايت)، تتباطأ بوزونات نظير الهيليوم-4 بما يكفي لتتحد في ذرات أكثر كثافة تعمل مثل الذرة الفائقة.
إطار الحدود = “0” إذن = “مقياس التسارع؛ تلقائي؛ الكتابة في الحافظة؛ الوسائط المشفرة؛ جيروسكوب؛ صورة صورة؛ ترخيص مشاركة الويب>
هيليوم-3 فرق بسيط. نواتها هي الفرميونات، وهو نوع من الجسيمات الدوارة متميزة عن البوزونات. عندما يتم تبريدها تحت درجة حرارة معينة، ترتبط الفرميونات ببعضها البعض أزواج كوبريتكون كل منها من فرميونين يشكلان بوزونًا مركبًا. تتصرف أزواج كوبر هذه مثل البوزونات ويمكن أن تشكل سائلًا فائقًا.
قام آتي وفريقه بإجراء تجارب على سائل الفرميونيك الهليوم -3 الفائق لبعض الوقت، وعلى الرغم من أن أزواج كوبر هشة للغاية، فقد وجد الباحثون أنهم يستطيعون لصق سلك بالداخل دون كسر الأزواج، أو تعطيل تدفق السائل الفائق. لذلك قرر الفريق تصميم مسبار لفحص خصائص السائل عن قرب وبشكل شخصي.
كما أن الأمر مختلف جدًا. يشكل سطح السائل طبقة مستقلة ثنائية الأبعاد تعمل على توصيل الحرارة بعيدًا عن القضيب. يتصرف الجزء الأكبر من السائل الفائق الموجود تحته مثل الفراغ تقريبًا؛ ووجد الباحثون أنه سلبي تماما ولا يشعر بأي شيء.
الجزء الوحيد من السائل الملامس للمسبار هو الطبقة السطحية ثنائية الأبعاد. لا يمكن الوصول إلى الكتلة إلا إذا تم حقن كمية كبيرة من الطاقة فيها. يتم تحديد الخواص الميكانيكية الحرارية للسائل الفائق بشكل كامل من خلال تلك الطبقة ثنائية الأبعاد.
“إذا تمكنت من وضع إصبعك فيه، فسيبدو هذا السائل ثنائي الأبعاد. معظم السوائل الفائقة تبدو فارغة، بينما تتدفق الحرارة على طول الحواف الكبيرة في نظام فرعي ثنائي الأبعاد – وبعبارة أخرى، جنبًا إلى جنب مع إصبعك.” يقول آثي.
“كما أنه يعيد تعريف فهمنا للسوائل الفائقة [Helium-3]. بالنسبة للعالم، قد يكون أكثر تأثيرا من فيزياء الكم.”
ويقول المحللون إن الآثار عميقة. الهيليوم -3 هو سائل فائق أنقى مادة معروفةومثل هذه الدراسة ذات أهمية علمية جادة حالات الموضوع الجماعية السوائل الزائدة الخ إن فهم كيفية تصرف الطبقة ثنائية الأبعاد يمكن أن يسلط الضوء على سلوك أشباه الجسيمات، والعيوب الطوبولوجية، ومستويات الطاقة الكمومية.
“هذه طرق البحث” يكتب الباحثون“هذا النظام الكمي العياني متعدد الاستخدامات لديه القدرة على تغيير فهمنا.”
البحث هو سبب ظهور داخل التواصل الطبيعيوهناك متاح على أرشيف.
