Lực ma sát bất ngờ xuất hiện ở helium-3 siêu chảy

Helium-3 là một chất siêu chảy được cho là có thể chảy tự do không ma sát. Nhưng theo Jere Mäkinen và Vladimir Eltsov tại Đại học Aalto ở Phần Lan, các giả hạt bên trong một mẩu helium-3 siêu chảy đang xoay tròn bất ngờ tạo ra lực ma sát. Khám phá của họ có thể có nhiều ứng dụng đa dạng, từ sao neutron đến máy tính lượng tử.

Các nguyên tử helium-3 là fermion, chúng ghép cặp ở nhiệt độ cực thấp tạo thành boson rồi có thể tạo ra chất siêu chảy – một chất lỏng không có độ nhớt cho phép dòng chảy không ma sát. Tương tác ghép cặp này có phần giống với cái xảy ra với các electron trong chất siêu dẫn và cũng có thể xảy ra với các neutron bên trong lõi của sao neutron.

Các nhà vật lí biết hai pha riêng biệt của sự siêu chảy ở helium-3. Pha B xảy ra ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp, trong khi pha A xảy ra ở áp suất và nhiệt độ cao hơn.

Lực ma sát bất ngờ xuất hiện ở helium-3 siêu chảy

Các xoáy siêu chảy được tạo ra bên trong bình điều nhiệt này (trái) và có thể đem đến cái nhìn mới về những hỗn độn trong các chất lưu cổ điển (phải). (Ảnh: Đại học Aalto/Tapio Reinekoski)

Trong thí nghiệm của họ, Mäkinen và Eltsov cho quay tròn một bình trụ chứa chất siêu chảy pha B, nó tạo ra các xoáy bên trong helium-3. Sau đó bình chứa được làm cho ngừng quay và hai tác giả theo dõi chuyển động tiếp theo của chất siêu chảy bằng kĩ thuật cộng hưởng từ hạt nhân và hai âm thoa thạch anh nhúng chìm tại đáy bình.

Đáng lẽ những xoáy này phải quay theo kiểu trơn tru và ổn định và không thể trao đổi động năng với môi trường xung quanh của chúng. Thay vậy, các nhà vật lí quan sát thấy những sai lệch khỏi đối xứng trụ hoàn hảo từ các xoáy dẫn tới hỗn loạn. Điều này cho biết helium-3 không còn chảy theo kiểu hoàn hảo không ma sát.

Viết trên tạp chí Physical Review B, Mäkinen và Eltsov đề xuất rằng nguồn gốc của sự ma sát này là các giả hạt trở nên bị bẫy bên trong lõi của các xoáy. Khi các xoáy tăng tốc, các giả hạt thu năng lượng, sau đó chúng có thể tiêu tán năng lượng ra môi trường xung quanh của chúng ở dạng ma sát.

Việc hiểu được cách làm giảm thiểu loại ma sát này có thể quan trọng cho những ai đang cố gắng nâng cao hiệu suất của các linh kiện dùng cho máy tính lượng tử gốc chất siêu dẫn, chúng cũng có sự chảy những siêu dòng giống như chất siêu chảy. Quá trình tiêu hao năng lượng mà đội Aalto quan sát thấy còn đưa đến cái nhìn mới về vật lí học sao neutron, người ta tin rằng chúng có một bộ phận siêu chảy tại lõi của chúng. Chẳng hạn, những biến đổi đột ngột chưa lí giải được trong tốc độ quay của một số sao neutron có thể là do một hiện tượng tương tự.

Nghiên cứu trên còn có thể đem đến cái nhìn mới lí giải tại sao hỗn loạn xảy ra trong các vật liệu thường ngày, thứ tỏ ra rất khó tính toán.

Nguồn: physicsworld.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Downlaod video thí nghiệm

Các bài khác


Tesla vs Edison: những bài học từ cuộc chiến AC/DC
20/08/2018
James McKenzie (Physics World, tháng 8/2018) Trong bài, James McKenzie làm sáng tỏ những điều chúng ta có thể học được từ “cuộc
Phi thuyền Parker của NASA sẽ ‘chạm’ đến Mặt Trời
15/08/2018
NASA vừa phóng một phi thuyền lên nghiên cứu khí quyển Mặt Trời và gió mặt trời. Tàu vũ trụ Parker Solar Probe đã cất cánh
Ngưng tụ Bose-Einstein
07/08/2018
Trong số năm trạng thái mà vật chất có thể tồn tại, có lẽ ngưng tụ Bose-Einstein là trạng thái bí ẩn nhất. Trong khi thể
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 16)
31/07/2018
Các lớp vỏ con electron Theo phương trình đã nêu ở phần trước thì các electron thuộc cùng một lớp vỏ có năng lượng y hệt
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 15)
30/07/2018
Tính các mức năng lượng Khi phân tích quang phổ, các nhà vật lí thường phải tính các mức năng lượng gần đúng của electron
Lỗ đen thật ra có thể là lỗ sâu đục đang va chạm
14/07/2018
Khi hai lỗ sâu đục va chạm nhau, chúng tạo ra những gợn lăn tăn trong không-thời gian lan tỏa ra mọi phía. Theo một nghiên cứu
Phải chăng các nhà thiên văn đã tìm thấy khối lượng mất tích của vũ trụ?
10/07/2018
Vào thập niên 1960, các nhà thiên văn bắt đầu để ý thấy Vũ trụ dường như thiếu mất một phần khối lượng. Giữa các quan
Vì sao một số vết nứt đẩy nhau ra?
22/06/2018
Một nghiên cứu lí thuyết về sự lan truyền vết nứt đem lại một lời giải thích cho sự đẩy nhau mà người ta quan sát thấy

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com