Физики разработали камеру для съемки гелиевой «вселенной в капле»

Исследователи из Ланкастерского университета создали систему, которая способна запечатлеть внутреннюю структуру сверхтекучего гелия-3. Разработка, описанная в Physical Review B, поможет изучить турбулентные движения квантовых жидкостей.

Аппарат для изучения гелия-3, разработанный физиками, состоит из трех компонентов, погруженных в ванну с этим материалом: источника квазичастиц, источника вихрей и камеры. Система фиксирует тень вихревого клубка, формирующегося в сверхтекучей жидкости.

Охлаждение гелия-3 до низких температур в несколько мК превращает это вещество в сверхтекучую жидкость. Как отмечает в рецензии на публикацию Владимир Ельцов, физик из Университета Аалто, не участвовавший в исследовании, из-за богатства внутренней структуры гелий-3 часто называют «вселенной в капле». В сверхтекучем гелии-3 куперовские пары образуют вакуум, который обладает необычными динамическими свойствами, такими, например, как течение без трения. Напротив, неспаренные атомы образуют ферми-жидкость — квантовую жидкость, состоящую из фермионов.

Источник квазичастиц в созданном физиками устройстве — это закрытый ящик, внутри которого движущееся механическое устройство разбивает куперовские пары на квазичастицы, которые вылетают через точечные отверстия. Поскольку вне ящика температура намного ниже границы сверхтекучего перехода для гелия-3, и немногие куперовские пары разрываются тепловыми флуктуациями, квазичастицы вылетают из дыры прямолинейно, как лучи света.

Схематичная модель устройства. Источник: Noble et al, Physical Review B

Квазичастицы, вылетающие из ящика, попадают во вторую часть устройства. В ней колеблющийся полукруглый проволочный контур генерирует квантовые вихри — струны толщиной менее 100 нм. При этом квазичастицы, которые проходят достаточно близко от вихря, благодаря андреевскому отражению, возвращаются обратно к источнику в виде дырок. Остальные частицы долетают до камеры: массива кварцевых камертонов размером пять на пять. В результате таких манипуляций камера фиксирует тень вихревого клубка.

Уже в первых экспериментах исследователи обнаружили, что внешний край проволочной петли создает гораздо больше вихрей, чем внутренний, хотя скорости потока должны быть примерно одинаковыми на обоих краях. Этот эффект пока не объяснен, но показывает, что камера поможет в будущем узнать больше об особенностях квантовой турбулентности.

Изображение обложки: APS/Carin Cain


Читать далее

Во Вселенной происходит что-то странное: как объяснить нестыковки в постоянной Хаббла

Впервые синтезирован графин — «чудо материал нового поколения»

Вселенная без проводов: ученые раскрыли, как магнитное поле могло появиться «из ничего»

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Яндекс обвинили в тайной слежке за пользователями Android-смартфонов
Новости
Вторая конференция по вычислительной оптимизации ICOMP пройдет в Абу-Даби
Иннополис
Археологи нашли останки «призрачного народа»: он исчез, не оставив потомков
Наука
Живые башни из червей: посмотрите на «суперорганизм», который нашли в саду
Наука
Имплантат сетчатки из нанопроводов восстановил зрение у мышей
Наука
На российских сайтах хотят запретить авторизацию через почту Google
Новости
ИИ против айтишников: как новые инструменты меняют ИТ-бизнес
Мнения
Оказалось, Apple Watch «обманывают» в подсчете калорий
Новости
Китай впервые проверил квантовую связь QSDC на борту многоразовой ракеты
Наука
В Москве пройдет форум MOSТИМ 2025 — обсудят цифровизацию в строительстве и выберут лучших в BIM
Новости
Россиянам могут заблокировать входящие звонки из-за рубежа
Новости
Страдающее «лицо» появилось на Солнце: ученые фиксируют поток частиц в сторону Земли
Космос
Маск и Трамп начали войну в соцсетях: что произошло и какие будут последствия
Кейсы
В Нижнем Новгороде создали «умный» материал для 3D-печати человеческих тканей
Наука
ИИ против супербактерий: в ИТМО создали платформу для поиска новых лекарств
Новости
Парк промышленных роботов в России вырос на 62% за один год
Новости
Геофизики объяснили загадочное ускорение сейсмических волн в недрах Земли
Наука
Семь российских вузов разделят 4,7 млрд рублей на исследования в области ИИ
Иннополис
Найден способ изучать квантовые состояния, которые десятилетиями не получалось поймать
Наука
Каталог кейсов применения квантовых технологий представили в России
Новости