Logo Polskiego Radia
Polskie Radio
migrator migrator 14.11.2007

Nadciekły gaz

Nadciekłość jest jednym z najbardziej egzotycznych stanów materii, jakie do tej pory poznano.

Jednym z bardziej egzotycznych stanów materii, jakie do tej pory znano, była ciecz nadciekła. Naukowcom z Massachusetts Institute of Technology udało się ostatnio uzyskać substancję jeszcze dziwniejszą – nadciekły gaz.

Ciecz nadciekła jest stanem fascynującym – zanika dla niej całkowicie współczynnik lepkości – ciecz ta może poruszać się bez tarcia. Jest to zjawisko czysto kwantowe, występujące wyłącznie w niskich temperaturach - np. izotop helu 4He przechodzi w stan nadciekły w temperaturze 2,17 K (jest to około -271oC), 3He dla porównania staje się nadciekły w temperaturze 2,6 mK. Co prawda, mechanizmy pojawiania się nadciekłości w obu przypadkach są trochę inne - przy 4He ma to związek z kondenstatem Bosego-Einsteina, a przy 3He w grę wchodzą zjawiska towarzyszące nadprzewodnictwu – w efekcie uzyskuje się ten sam egzotyczny stan materii, który potrafi wręcz „uciekać” z naczynia po ściankach (wszak nie ma tarcia między cieczą a powierzchnią naczynia, w które wlaliśmy taką ciecz).

Do tej pory sądzono, że nadciekłe mogą być jedynie ciecze. Zespół Martina Zwierleina uzyskał jednak zjawisko nadciekłości w gazie. Przy schłodzeniu chmury atomów litu 6Li do temperatury 50 nK (50 miliadrowych częsci kelwina) uzyskano nowy stan materii. Atomy te, będące w stanie tzw. silnie oddziaływującego gazu Fermiego, utrzymywane były w jednym miejscu przy pomocy pułapek magnetooptycznych (układu laserów i cewek nadprzewodzących). W wyniku otrzymano wiry w chmurze atomów 6Li, porównywane do bardzo regularnego układu dziur w serze.

Rozpoczęły się także poszukiwania innych substancji, w których dałoby się otrzymać nadciekłość „gazową”. Zgłębienie praw rządzących nadciekłą materią może być pomocne w kompleksowym wytłumaczeniu zjawiska nadprzewodnictwa. Z odkryć takich cieszą się również... astrofizycy i kosmologowie – podążając tropem naukowców z MIT bardzo prawdopodobnym jest, że już niedługo będzie możliwe pełne wytłumaczenie własności gwiazd neutronowych czy plazmy glonowo-kwarkowiej, istniejącej we wczesnej fazie ewolucji Wszechświata właśnie przez zjawisko nadciekłości „gazowej”.

Marcin Perzanowski

tagi: tarcie