Először sikerült rögzíteni a „tökéletes folyadék” hangját
Az MIT fizikusainak elsőként sikerült rögzíteniük az úgynevezett tökéletes folyadék hangját. Eredményeik a neutroncsillagok viszkozitásának tanulmányozásában, a korai világegyetem megismerését célzó plazmakutatásban és egyéb, erősen reagens folyadékok vizsgálatában segíthetnek.
A tökéletes flow, azaz áramlás a fizikusok számára olyan folyadékot jelent, amely a lehető legkisebb súrlódás kíséretében folyik – amit a kvantummechanika törvényei tesznek lehetővé. A tökéletes folyadékra jellemző tulajdonságok ritkán fordulnak elő a természetben, de elméletek szerint a neutroncsillagok magjában és a korai univerzum plazmájában előfordul a tökéletes áramlás.
A Massachusettsi Műegyetem, az MIT hat fizikusa laboratóriumi körülmények között előállította a tökéletes folyadékot, és egyből az is kiderült, hogy milyen hangot ad ki. Eredményeiket a Science-ben publikálták.
A felvétel úgy készült, hogy a tudósok hanghullámokat küldtek keresztül egy gondosan kontrollált fermionfelhőn (a fermionok feles vagy félegész spinű elemi részecskék). A kutatók ezerféle hanghullámot elemeztek, hogy megmérjék a gáz „hangdiffúzióját”, vagyis azt, hogy milyen gyorsan oszlik el a hang a gázban, ami közvetlenül összefügg az anyag viszkozitásával, azaz belső súrlódásával.
Ahogy Martin Zwierlein, az MIT fizikusprofesszora, a kutatás résztvevője fogalmazott, „nehéz meghallgatni egy neutroncsillag hangját, de imitálhatjuk a helyzetet laboratóriumban. Ha megrázzuk az atomikus levest, és meghallgatjuk, megtudhatjuk, hogy hangzik egy neutroncsillag.” A kutatócsoport arra a meglepő eredményre jutott, hogy a tökéletes folyadék hangeloszlása egészen alacsony. Annyira csekély, hogy az csak „kvantum” súrlódásként volt leírható, amit a Planck-állandó és a folyadékban található egyes fermionok tömege határozott meg.
Ez megerősítette, hogy az erősen kölcsönhatásban lévő fermiongáz tökéletes folyadékként viselkedik, és ez a jelenség általános érvényű a természetben. A laboratóriumi folyadékot a jövőben a kutatók más, összetettebb tökéletes folyadékok modellezésére használhatják, így például a fiatal világegyetemben fellelhető plazma, illetve a már említett neutroncsillagok belsejében végbemenő kvantumsúrlódás alaposabb megismerésére – ezek ugyanis olyan tulajdonságokat hordoznak, amelyeket amúgy lehetetlen volna kiszámolni. Az MIT kísérlete után azonban ezeknek a folyamatoknak még a hangját is megtippelhetik a földi tudósok.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten: