Физики подтвердили 50-летнее предсказание нобелевского лауреата: сверхтекучесть водорода

В эксперименте впервые продемонстрировали сверхтекучесть водорода в наномасштабе, подтвердив предсказание, сделанное Виталием Гинзбургом полвека назад.

Физики из Университета Британской Колумбии, научного центра RIKEN и Университета Каназавы впервые наблюдали сверхтекучесть водорода в наномасштабе. Результаты исследования, опубликованные в журнале Science Advances, подтверждают теоретическое предсказание, сделанное лауреатом Нобелевской премии Виталием Гинзбургом еще в 1972 году.

Сверхтекучесть — это уникальное квантовое состояние материи, при котором жидкость течет без какого-либо трения или вязкости. До сих пор это явление наблюдали только в гелии и некоторых атомарных газах, но никогда — в водороде.

Основная сложность в изучении сверхтекучести водорода заключалась в его физических свойствах. При охлаждении до сверхнизких температур (-259 °C), необходимых для проявления квантовых эффектов, водород обычно превращается в твердое тело. Чтобы обойти это ограничение, исследователи разработали инновационный метод, создав настоящие «нанолаборатории».

Ученые заключили небольшие кластеры молекул водорода (от 15 до 20 молекул) внутри нанокапель сверхтекучего гелия при температуре -272,25 °C (0,4 K). В таких условиях водород сохранял жидкое состояние даже при экстремально низких температурах. Затем ученые внедрили молекулу метана в кластер и заставили ее вращаться с помощью лазерных импульсов.

Вращающаяся молекула метана сыграла роль детектора сверхтекучести — когда окружающий водород переходил в сверхтекучее состояние, метан начинал вращаться беспрепятственно, без сопротивления среды. Этот эффект убедительно доказал, что водород в нанокластерах действительно демонстрирует свойства сверхтекучей жидкости.

Открытие может иметь важное практическое значение. Водород считается многообещающим экологически чистым топливом, так как при его использовании в топливных элементах единственным побочным продуктом является вода. Однако проблемы производства, хранения и транспортировки водорода существенно ограничивают широкое применение этого энергоносителя.

Бесфрикционный поток сверхтекучего водорода теоретически мог бы стать основой для создания новых технологий более эффективной транспортировки и хранения этого газа, что приблизило бы масштабное использование водородной энергетики. Хотя до практического применения открытия еще далеко, оно закладывает фундаментальную научную основу для будущих технологических прорывов.


Читать далее:

Время может двигаться вперед и назад одновременно: что выяснили физики

Космологический принцип Вселенной поставили под сомнение

Новая смелая гипотеза переписывает историю Вселенной

На обложке: экспериментальная установка. Фото: Chie Nakayama, University of British Columbia

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Путин подписал закон против кибермошенничества: что изменится для россиян
Новости
Генератор изображений OpenAI теперь доступен бесплатно, но с ограничениями  
Новости
Apple готовит iOS 19: какие iPhone не получится обновить  
Новости
ЦЕРН представил проект нового коллайдера: что известно прямо сейчас
Наука
На «Госуслугах» запустили сервис для проверки сим-карт: как он работает  
Новости
В России введут маркировку электроники: это изменится для покупателей
Новости
Разработан мозговой имплант, который переводит мысли в речь почти мгновенно
Новости
«Хаббл» зафиксировал драматические сезонные изменения в атмосфере Урана
Космос
Физики МГУ придумали, как ускорить память компьютера терагерцовым излучением
Новости
Клетки жажды: нейробиологи выяснили, как мозг решает, когда нужно пить и есть
Наука
Разработчик ChatGPT анонсировал первую за пять лет модель с открытым кодом
Новости
«Казнить нельзя помиловать»: запятые и точки влияют на точность работы ИИ
Новости
Живые клетки обрабатывают информацию в миллиарды раз быстрее, чем считалось ранее
Наука
Яндекс опубликовал нейросеть YandexGPT 5 Lite в открытом доступе
Новости
Эксперты обсудили управление персоналом в эпоху цифровых технологий
Новости
Роспотребнадзор опроверг информацию о новом опасном вирусе в России
Новости
Последствия невесомости для скелета изучили на мышах-космонавтах
Космос
Томские химики создали экономичные катализаторы для зеленой промышленности
Наука
Ученые создали перчатку, с которой можно «ощущать» объекты в виртуальной реальности
Наука
Ученые в тупике: «Уэбб» засек невозможный свет в галактике
Космос