研究發現超流體內部沒有限速

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【大紀元2020年10月22日訊】(大紀元記者張妮編譯報導)英國蘭卡斯特大學(Lancaster University)的物理學家發現,在氦-3超流體內部移動物體沒有限速。

氦-3是氦元素的同位素之一,它的原子核由二顆質子和一顆中子所組成,是穩定同位素,在地球上十分罕見。在接近絕對零度的溫度下,它將變成超流體

超流體是一種物質狀態,完全缺乏黏性,摩擦力為零,如果置於環形容器中,它可以永無止盡地流動。

理論認為在氦-3超流體內物體移動的速度受限於朗道臨界速度(critical Landau velocity),當超過這個速度的時候,超流體狀態將被破壞。

但是蘭卡斯特大學的研究人員前幾年卻發現,他們在氦-3超流體內部移動物體的速度大幅超過這個限制,也沒有破壞超流體狀態。

最近這份發表在《自然-通訊》(Nature Communications)期刊上的研究中他們發現,這是因為超流體內一些奇異的粒子附著在超流體內任何物體的表面,把物體和超流體隔開,使物體的移動不會影響超流體狀態。

研究人員將氦-3冷卻到0.0001K的低溫實現超流體狀態,在裡面快速移動一根金屬絲,並測量金屬絲遇到的阻力。

他們發現只在移動的最初測到非常小的一個作用力,之後作用力為零。

這份研究的主要作者奧蒂(Samuli Autti)說:「儘管氦-3超流體密度很大,可是在裡面移動一根金屬絲彷彿在真空內移動一樣,完全沒有阻力,我覺得這太有趣了。」

研究員詹寧斯(Ash Jennings)說:「通過實驗改變金屬絲的移動方向,我們認為由於上面附著了那些粒子,即使在高速移動的情況下,金屬絲也完全和超流體隔開。」

項目負責人茲梅夫(Dmitry Zmeev)說:「這些粒子開始必須進行一些移動才能附著到物體表面,這對金屬絲產生微小的作用力,但是一旦附著上去以後,這股作用力就完全消失了。」◇

責任編輯:朱涵儒

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