슈퍼 플루이드 란 무엇입니까?

초 유체는 에너지 손실없이 끝없이 흐를 수있는 물질의 단계입니다. 특정 동위 원소 의이 특성은 1937 년 Pyotr Leonidovich Kapitsa, John F. Allen 및 Don Misener에 의해 발견되었습니다. 적어도 두 개의 동위 원소의 헬륨, 루비 디움의 하나의 동위 원소 및 리튬의 동위 원소로 매우 저온에서 달성되었습니다.

액체와 가스 만 슈퍼 플루드 일 수 있습니다. 예를 들어, 헬륨의 동결 지점은 1k (켈빈) 및 25 개의 압력 대기이며, 모든 원소 중 가장 낮은 요소는 약 2k에서 초 유체 특성을 나타 내기 시작합니다. 위상 전이는 샘플의 모든 구성 원자가 동일한 양자 상태를 차지하기 시작할 때 발생합니다. 이것은 원자가 매우 가깝게 배치되어 너무 냉각되어 양자 파 함수가 겹치기 시작하고 원자가 개별 정체성을 잃어서 원자의 응집보다 단일 슈퍼 아톰처럼 행동합니다.

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재료가 초 유성을 나타낼 수있는 제한 요인은 물질이 매우 차갑고 (4K 미만)이 추운 온도에서 유동적이어야한다는 것입니다. 저온에서 고체가되는 재료는이 단계를 가정 할 수 없습니다. 매우 낮은 온도로 냉각되면, 초 유체가 준비된 보손 세트, 균일 한 수의 핵을 갖는 원자는 수퍼 플루이드 물질의 물질 단계 인 Bose-einstein 응축수로 형성됩니다. 헬륨 -3 동위 원소와 같은 홀수의 핵을 갖는 원자가 몇 개의 켈빈으로 냉각 될 때, 이는이 전이를 일으키기에 충분하지 않습니다.

보손 만 쉽게 보스-유인슈타인 응축수가 될 수 있기 때문에, 슈퍼 플루드가 되려면 먼저 페르미치가 서로 짝을 이루어야합니다. 이 과정은 초전도체에서 발생하는 전자의 쿠퍼 쌍과 유사합니다. 홀수의 핵이있는 두 개의 원자가 서로 쌍을 이루면, 그들은 총체적으로 마비를 가지고 있습니다.핵의 응급실은 보손처럼 행동하기 시작하여 초 유체 상태로 함께 응축됩니다. 이것을 페르미온 응축수라고하며, 몇 개의 켈빈이 아닌 MK (Millikelvin) 온도 수준에서만 나타납니다. 초 유체의 원자 쌍과 초전도체에서 전자 페어링의 주요 차이점은 원자 쌍은 포논 (진동 에너지) 교환보다는 양자 스핀 변동에 의해 매개된다는 것입니다.

슈퍼 플루드는 다른 형태의 물질과 구별되는 인상적이고 독특한 속성을 가지고 있습니다. 그것들은 내부 점도가 없기 때문에, 하나 안에 형성된 와류는 영원히 지속됩니다. 수퍼 플루드는 열역학적 엔트로피가 제로와 무한 열전도율을 가지며, 이는 두 슈퍼 플루드 또는 동일한 두 부분 사이에 온도 차동이 존재할 수 없음을 의미합니다. 또한 컨테이너가 밀봉되지 않은 경우 1 개의 원자 두께 층으로 컨테이너 위로 올라갈 수 있습니다. 수퍼 플루드 내에 내장 된 종래의 분자는 전체로 움직일 수 있습니다.가스처럼 행동하는 회전 자유. 다른 흥미로운 속성은 미래에 발견 될 수 있습니다.

대부분의 소위 슈퍼 플루드는 순수하지 않지만 실제로 유체 성분과 초 유체 구성 요소의 혼합물입니다. 수퍼 플루드의 잠재적 인 응용은 초전도체의 것만 큼 흥미롭고 광범위하지는 않지만 희석 냉장고와 분광기는 그들이 사용한 두 가지 영역입니다. 아마도 오늘날 가장 흥미로운 응용 프로그램은 순전히 교육적이며, 이는 특정한 조건에서 양자 효과가 규모로 거시적이 될 수있는 방법을 보여줍니다.