В большинстве материалов тепло рассеивается, но в редких состояниях материи оно может вести себя как волна, движущаяся вперед и назад. Исследователи из Массачусетского технологического института впервые получили прямые изображения этого явление, которое физики называют «вторым звуком».
Полученные снимки показывают, что тепло движется как волна и «покачивается» назад и вперед, в то время как физическая материя материала движется совершенно иначе. Изображения отражают чистое движение тепла, независимое от частиц материала.
Исследователи использовали для визуализации облако атомов лития, доведенное до температуры близкой к абсолютному нулю. В таком состоянии фермионные атомы лития-6 могут сильно взаимодействовать и образовывать пары, формируя сверхтекучую жидкость. Для наблюдения за теплом физики создали новый метод термографии — технику теплового картирования.
В обычных материалах для изображения источников тепла можно использовать инфракрасные датчики. Но при сверххолодных температурах газы не испускают инфракрасное излучение. Вместо этого ученые использовали радиочастоты, чтобы «увидеть», как тепло движется через сверхтекучую жидкость.
Фермионы лития-6 резонируют на разных радиочастотах в зависимости от температуры: когда облако имеет более высокую температуру и содержит больше нормальной жидкости, оно резонирует на более высокой частоте. Более холодные области облака резонируют на более низкой частоте.
Впервые мы можем сфотографировать вещество, которое мы охлаждаем до критической температуры сверхтекучести, и непосредственно увидеть, как оно превращается из обычной жидкости, где тепло уравновешивается скучно, в сверхтекучесть, где тепло колеблется назад и вперед.
Мартин Цвирляйн, профессор физики MIT
Результаты исследования помогут физикам получить более полную картину того, как тепло распространяется через сверхтекучие жидкости и другие материалы. Это поможет исследовать, например, сверхпроводники и нейтронные звезды.
Читать далее:
Посмотрите, как робот-гуманоид Boston Dynamics работает на автозаводе
Китайский ИИ оказался лучше GPT-4 Turbo по ключевым показателям
Посмотрите на ураган «Ольга», который накрыл Россию, из космоса
Иллюстрация на обложке: Jose-Luis Olivares, MIT