Superfluid là gì?

Superfluid là một giai đoạn của vật chất có khả năng chảy vô tận mà không mất năng lượng.Tài sản của một số đồng vị nhất định được phát hiện bởi Pyotr Leonidovich Kapitsa, John F. Allen và Don Misener vào năm 1937. Nó đã đạt được ở nhiệt độ rất thấp với ít nhất hai đồng vị helium, một đồng vị của rubidium và một đồng vị của lithium.Chỉ có chất lỏng và khí mới có thể là siêu chất.Ví dụ, điểm đóng băng heliums là 1 K (Kelvin) và 25 khí quyển của áp suất, thấp nhất của bất kỳ nguyên tố nào, nhưng chất bắt đầu thể hiện các đặc tính siêu chấtchiếm cùng một trạng thái lượng tử.Điều này xảy ra khi các nguyên tử được đặt rất gần nhau và hạ nhiệt đến mức các chức năng sóng lượng tử của chúng bắt đầu chồng chéo và các nguyên tử mất danh tính riêng lẻ của chúng, hoạt động giống như một siêu nguyên tử so với sự kết tụ của các nguyên tử.trên đó các vật liệu có thể thể hiện sự quá mức và không thể là vật liệu phải rất lạnh (dưới 4 K) và vẫn chất lỏng ở nhiệt độ lạnh này.Các vật liệu trở nên rắn ở nhiệt độ thấp không thể giả định pha này.Khi được làm mát đến nhiệt độ rất thấp, một bộ boson sẵn sàng siêu tinh, có số lượng nucleon chẵn, tạo thành một chất ngưng tụ Bose-Einstein, một pha siêu chất.Khi fermion, các nguyên tử có số lượng nucleon lẻ như đồng vị helium-3, được làm mát xuống một vài kelvin, điều này không đủ để gây ra quá trình chuyển đổi này.Vì chỉ có bosons có thể dễ dàng trở thành một phần ngưng tụ Bose-Einstein, trước tiên phải kết hợp với nhau để trở thành một siêu chất.Quá trình này tương tự như cặp electron cooper xảy ra trong chất siêu dẫn.Khi hai nguyên tử có số lượng nucleon lẻ kết hợp với nhau, chúng cùng sở hữu một số lượng nucleon chẵn và bắt đầu hoạt động như bosons, ngưng tụ lại với nhau thành trạng thái siêu chất.Điều này được gọi là ngưng tụ fermion, và chỉ xuất hiện ở mức nhiệt độ MK (Millikelvin) chứ không phải ở một vài Kelvins.Sự khác biệt chính giữa việc ghép cặp nguyên tử trong một cặp siêu dòng và electron trong một siêu dẫn là ghép cặp nguyên tử được trung gian bởi các dao động spin lượng tử thay vì trao đổi phonon (năng lượng rung).các hình thức của vật chất.Bởi vì chúng không có độ nhớt bên trong, một cơn lốc được hình thành trong một lần tồn tại mãi mãi.Một Superfluid có entropy nhiệt động không và độ dẫn nhiệt vô hạn, có nghĩa là không có chênh lệch nhiệt độ nào có thể tồn tại giữa hai siêu chất siêu âm hoặc hai phần của cùng một.Họ cũng có thể leo lên và ra khỏi một thùng chứa trong một lớp dày một nguyên tử nếu thùng chứa không được niêm phong.Một phân tử thông thường được nhúng trong một Superfluid có thể di chuyển với sự tự do quay hoàn toàn, hoạt động như một khí.Các thuộc tính thú vị khác có thể được phát hiện trong tương lai. Hầu hết các siêu âm được gọi là không tinh khiết, nhưng trên thực tế là một hỗn hợp của một thành phần chất lỏng và một thành phần Superfluid.Các ứng dụng tiềm năng của các superfluids không thú vị và rộng như các chất siêu dẫn, nhưng tủ lạnh pha loãng và quang phổ là hai khu vực mà chúng đã tìm thấy sử dụng.Có lẽ ứng dụng thú vị nhất hiện nay là hoàn toàn mang tính giáo dục, cho thấy làm thế nào các hiệu ứng lượng tử có thể trở thành vĩ mô về quy mô trong một số điều kiện khắc nghiệt nhất định.