Революция в передаче энергии: через почти 100 лет физики впервые увидели "второй звук"

Исследование опубликовано в журнале Science, пишет Live Science.

Физики впервые получили прямые изображения тепла, которое ведет себя как звук. Это явление известно, как "второй звук". То есть тепло распространяется как звуковая волна и движется через сверхтекучую жидкость.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

• Сверхтекучесть – это состояние вещества, которое возникает в результате охлаждения атомов до чрезвычайно низких температур, близких к абсолютному нулю (минус 273 градуса Цельсия). В этом состоянии сверхтекучая жидкость может течь без трения, без потери энергии или вязкости.

Прямые изображения "второго звука" были получены при изучении чрезвычайно холодных атомов лития-6 в сверхтекучем состоянии. Физикам удалось увидеть "второй звук" с помощью нового метода создания тепловой карты.

Обычно тепло распространяется из локализованного источника, а затем медленно рассеивается по всему материалу. Но в сверхтекучих жидкостях все происходит иначе. Чрезвычайно холодные атомы внутри сверхтекучих жидкостей объединяются в пары и без трения перемещаются по всему материалу.

В результате тепло иначе перемещается через материал. Вместо того, чтобы распространяться через движение частиц внутри жидкости, тепло перемещается вперед и назад внутри сверхтекучих жидкостей, как звуковая волна. Это явление впервые было предсказано в 1938 году, но напрямую еще никогда не наблюдалось.

По словам физиков, представление о данном явлении можно получить, если представить себе резервуар с водой, половина которой почти закипела. Если смотреть на воду, то она может выглядеть совершенно спокойной, но внезапно одна часть воды становится горячей, а затем другая, и тепло перемещается вперед и назад.

Запечатлел движение тепла в сверхтекучих жидкостях сложно, поскольку они не выпускают инфракрасного излучения, на котором основаны тепловые карты.

Но физики обнаружили, что пары атомов лития-6 резонируют на разных частотах в зависимости от их температуры, причем более теплые атомы вибрируют на более высоких частотах. Это позволило ученым отслеживать движение атомов, и они обнаружили, что тепло движется подобно звуковым волнам.

По словам физиков, это достижение позволит лучше понять экстремальную среду в недрах нейтронных звезд (остатки массивных звезд, возникающие после их смерти в результате взрыва сверхновой). Также это поможет лучше понять, как тепло перемещается внутри высокотемпературных сверхпроводников. Их создание позволит передавать энергию практически без потерь на огромные расстояния.

Как уже писал Фокус, физики обнаружили Большой адронный коллайдер в космосе, который раскроет тайну 85% материи Вселенной. Замена самому мощному ускорителю частиц в мире находится в центре крупных галактик — это сверхмассивные черные дыры. С их помощью можно раскрыть секрет неуловимой формы материи без необходимости строить новый суперколлайдер на Земле.

Также Фокус писал о том, что астрономы выяснили, что за яркий объект в космосе увидели китайские ученые 600 лет назад. Оказалось, что это мертвая звезда.