Pri takmer najnižšej možnej teplote - ortuť (pomocou kvapalného hélia) - vytvára stav nazývaný supravodivosť. Do teraz…
Ak sa kvapalina hélium 4 zmení na pozoruhodný superfluidný stav, keď sa pohybuje v rozmedzí niekoľkých stupňov od absolútnej nuly na Kelvinovej stupnici (mínus 273 stupňov Celzia alebo mínus 460 Fahrenheita). Krúti, krúti sa a nedostatok tela vedcov mylne vedie už takmer storočie. Tím vedený fyzikom z Washingtonskej univerzity, využívajúci najvýkonnejší superpočítač, ktorý je k dispozícii pre otvorenú vedu, pripravil teoretický obraz, ktorý vysvetľuje správanie superfluidu v reálnom čase. Kto je tu zodpovednou stranou? Vyskúšajte subatomické častice zvané fermiony.
Femióny sú súčasťou prírodnej rovnice ako elektróny, protóny a neutróny ... rovnako ako superfluidy sú súčasťou neutrónových hviezd. Superfluidný povrch rotujúcich 1 až 1 000-krát za sekundu, superfluidný povrch pôsobí oveľa inak ako jeho náprotivok tu na Zemi. Keď sa rýchlosť zvyšuje, vytvára sériu malých vírov, ktoré sa zoskupujú do trojuholníkového vzoru ... ktorý zase vytvára vrkoč vnútri superfluidnej štruktúry. "Keď dosiahnete správnu rýchlosť, vytvoríte v strede jeden vír," uviedol Bulgac. „A keď zvýšite rýchlosť, zvýšite počet vírov. Ale vždy sa to deje v krokoch. “
Môže to veda znovu vytvoriť? Áno. Laboratórne modely využívajúce vákuovú komoru a laserový lúč na vytvorenie vysoko intenzívneho elektrického poľa dokázali ochladiť malú vzorku, možno 1 milión atómov, na teploty blízke absolútnej nule. Potom sa použije „laserová lyžica“, aby sa superfluid dostatočne rýchlo premiešal, aby sa vytvorili víry.
"V snahe pochopiť čudné správanie sa vedci pokúsili vymyslieť opisné rovnice, také, aké by mohli použiť na opis vírenia v šálke kávy, keď sa mieša." Povedal Bulgac. „Na opis činnosti superfluidu vyrobeného z fermionov je však potrebný takmer neobmedzený počet rovníc. Každý popisuje, čo sa stane, ak sa zmení iba jedna premenná - napríklad rýchlosť, teplota alebo hustota. Pretože premenné sú prepojené, ak sa zmení jedna, zmení sa aj zmena ostatných. “
Jednou z hlavných výziev pri formulovaní matematickej hypotézy je množstvo výpočtového výkonu, ktorý by bolo potrebné na vyriešenie problému s množstvom variabilných zmien, ktoré dosiahli 1 bilión alebo viac. Ako to urobili? Tím použil počítač JaguarPF v Oak Ridge National Laboratory v Tennessee, jednom z najväčších superpočítačov na svete, na ekvivalent 70 miliónov hodín, čo by vyžadovalo takmer 8 000 rokov na jednom jadrovom osobnom počítači (JaguarPF má takmer štvrtinu miliónov jadier). Len to skúste vychladnúť!
"Toto vám hovorí o zložitosti týchto výpočtov a o tom, aké je to ťažké," uviedol Bulgac. Aby sa veci stali ešte komplexnejšími, čím rýchlejšie sa superfluid mieša, spôsobuje to, že stráca svoje vlastnosti - ale nie tak rýchlo, ako sa predpokladá. „Práca znamená, že vedci môžu„ do určitej miery “študovať vlastnosti neutrónovej hviezdy pomocou počítačových simulácií.“ Povedal Bulgac. „To tiež otvára nové smery výskumu vo fyzike studených atómov.“
A viac domácich úloh z našej strany.
Pôvodný zdroj článku: Washingtonská univerzita.
