Революція в передачі енергії: через майже 100 років фізики вперше побачили "другий звук"

Дослідження опубліковано в журналі Science, пише Live Science.

Фізики вперше отримали прямі зображення тепла, яке поводиться як звук. Це явище відоме, як "другий звук". Тобто тепло поширюється як звукова хвиля і рухається через надплинну рідину.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

• Надплинність — це стан речовини, який виникає внаслідок охолодження атомів до надзвичайно низьких температур, близьких до абсолютного нуля (мінус 273 градуси Цельсія). У цьому стані надплинна рідина може текти без тертя, без втрати енергії або в'язкості.

Прямі зображення "другого звуку" було отримано під час вивчення надзвичайно холодних атомів літію-6 у надплинному стані. Фізикам вдалося побачити "другий звук" за допомогою нового методу створення теплової карти.

Зазвичай тепло поширюється з локалізованого джерела, а потім повільно розсіюється по всьому матеріалу. Але в надплинних рідинах усе відбувається інакше. Надзвичайно холодні атоми всередині надплинних рідин об'єднуються в пари і без тертя переміщаються по всьому матеріалу.

У результаті тепло інакше переміщується через матеріал. Замість того, щоб поширюватися через рух частинок усередині рідини, тепло переміщається вперед і назад усередині надтекучих рідин, як звукова хвиля. Це явище вперше було передбачено в 1938 році, але безпосередньо ще ніколи не спостерігалося.

За словами фізиків, уявлення про це явище можна отримати, якщо уявити собі резервуар із водою, половина якої майже закипіла. Якщо дивитися на воду, то вона може виглядати абсолютно спокійною, але раптово одна частина води стає гарячою, а потім інша, і тепло переміщається вперед і назад.

Зафіксувати рух тепла в надтекучих рідинах складно, оскільки вони не випускають інфрачервоного випромінювання, на якому засновані теплові карти.

Але фізики виявили, що пари атомів літію-6 резонують на різних частотах залежно від їхньої температури, причому тепліші атоми вібрують на вищих частотах. Це дало змогу вченим відстежувати рух атомів, і вони виявили, що тепло рухається подібно до звукових хвиль.

За словами фізиків, це досягнення дасть змогу краще зрозуміти екстремальне середовище в надрах нейтронних зірок (залишки масивних зірок, що виникають після їхньої смерті внаслідок вибуху наднової). Також це допоможе краще зрозуміти, як тепло переміщується всередині високотемпературних надпровідників. Їх створення дасть змогу передавати енергію практично без втрат на величезні відстані.

Як уже писав Фокус, фізики виявили Великий адронний колайдер у космосі, який розкриє таємницю 85% матерії Всесвіту. Заміна найпотужнішому прискорювачу частинок у світі знаходиться в центрі великих галактик — це надмасивні чорні діри. З їхньою допомогою можна розкрити секрет невловимої форми матерії без необхідності будувати новий суперколайдер на Землі.

Також Фокус писав про те, що астрономи з'ясували, що за яскравий об'єкт у космосі побачили китайські вчені 600 років тому. Виявилося, що це мертва зірка.