На низкой ноте: «Второй звук» в квантовом газе
Некоторые жидкости при понижении температуры почти до абсолютного нуля демонстрируют сверхтекучесть. В таком состоянии жидкость не только может течь без трения, но и чрезвычайно эффективно проводит тепло посредством температурных волн. Эти волны температуры и энтропии, по свойствам очень похожие на звуковые, получили название «второго звука».
Ультрахолодные квантовые газы являются идеальными модельными системами для наблюдения квантово-механических явлений. Но, несмотря на продолжительные поиски, второй звук в квантовых газах был обнаружен лишь недавно. Для этого ученым потребовалось создать сигарообразное «облако» квантового газа, состоящее приблизительно из 300 000 атомов лития. При нагреве локальных областей этого «облака» с помощью лазерного луча удалось наблюдать распространение температурных волн. Принципиальное отличие второго звука в квантовом газе от этого явления в гелии — присутствие не только волны температуры (энтропии), но и волны плотности, которая возникает вследствие теплового расширения газа.
Двухжидкостная модель, разработанная Л.Д. Ландау для объяснения природы сверхтекучести, предусматривает наличие в жидкости двух фаз — обычной и сверхтекучей, причем относительный объем сверхтекучей фазы нарастает с понижением температуры. Еще одно достижение ученых, экспериментировавших с квантовым «облаком», — измерение экспериментальной зависимости между температурой и количественными характеристиками обычной и сверхтекучей фаз квантового газа. Ранее подобных измерений не проводилось.
По пресс-релизуUniversity of Innsbruck