Beveik šalčiausioje temperatūroje gyvsidabris (su skystu heliu) sudaro būseną, vadinamą superlaidumu. Iki dabar…
Kai Kelvino skalė paimama per kelis absoliutaus nulio laipsnius (minus 273 Celsijaus arba minus 460 Farenheito laipsnių), skystas helis-4 virsta puikia super skysčio būsena. Jis sukasi, garbanojasi, o kūno trūkumas jau beveik šimtmetį glumina mokslininkus. Dabar Vašingtono universiteto fiziko vadovaujama komanda, naudodama galingiausią atviriesiems mokslams prieinamą superkompiuterį, paruošė teorinį vaizdą, paaiškinantį realaus laiko superfluido elgesį. Tik kas čia yra atsakinga šalis? Išbandykite subatomines daleles, vadinamas fermionais.
Femionai yra natūralios lygties dalis, kaip elektronai, protonai ir neutronai ... lygiai taip pat kaip super skysčiai yra neutroninių žvaigždžių dalis. Superfluidinis paviršius, besisukantis nuo vieno iki 1 000 kartų per sekundę, virsta skysčio paviršiumi, kuris veikia daug kitaip nei jo ekvivalentas čia Žemėje. Didėjant greičiui, susidaro mažų sūkurių, susidedančių iš trikampio pavidalo, serija ... o tai savo ruožtu sudaro pynę super skysčio struktūroje. „Kai pasieksite tinkamą greitį, viduryje sukursite vieną sūkurį“, - teigė Bulgacas. „Ir padidinus greitį, jūs padidinsite sūkurių skaičių. Bet tai visada vyksta žingsniais “.
Ar mokslas gali tai atkurti? Taip. Laboratoriniams modeliams, naudojantiems vakuuminę kamerą ir lazerio spindulį, sukuriant didelio intensyvumo elektrinį lauką, pavyko atšaldyti nedidelį, galbūt 1 milijono atomų, mėginį iki temperatūros, esančios arti absoliučios nulio. Tada naudojamas „lazerinis šaukštas“, kad pakankamai greitai išmaišytų skysčio, kad susidarytų sūkuriai.
„Bandydami suprasti keistą elgesį, mokslininkai bandė sukurti aprašomąsias lygtis, tokias, kokias jie galėtų naudoti apibūdindami besisukančio kavos puodelio sukimosi veiksmą.“ Sakė Bulgacas. „Bet norint apibūdinti Fermionų skysčio perteklių, reikalingas beveik neribotas lygčių skaičius. Kiekvienas aprašo, kas nutinka, jei keičiamas tik vienas kintamasis, pavyzdžiui, greitis, temperatūra ar tankis. Kadangi kintamieji yra susieti, pasikeis ir kiti. “
Vienas iš pagrindinių iššūkių formuluojant matematinę hipotezę yra skaičiavimo galios kiekis, kurio prireiktų dirbant su daugybe kintamų pokyčių, pasiekusių 1 trilijoną ar daugiau. Taigi kaip jie tai padarė? Komanda „JaguarPF“ kompiuteriu pasinaudojo „Oak Ridge“ nacionalinėje laboratorijoje Tenesyje, viename iš didžiausių superkompiuterių, 70 milijonų valandų ekvivalentui, kuriam vieno branduolio asmeniniame kompiuteryje prireiktų beveik 8000 metų („JaguarPF“ turi beveik ketvirtadalį -milijoninės šerdys). Tiesiog pabandykite tai atvėsinti!
„Tai paaiškina jums, kokie sudėtingi šie skaičiavimai, ir kaip tai sudėtinga“, - teigė Bulgac. Kad reikalai būtų dar sudėtingesni, greitesnis super skysčio maišymas lemia jo savybių praradimą, bet ne taip greitai, kaip spėjama. „Šis darbas reiškia, kad tyrėjai gali„ tam tikru mastu “ištirti neutronų žvaigždės savybes naudodamiesi kompiuterinėmis simuliacijomis“. Sakė Bulgacas. . “Tai taip pat atveria naujas šaltojo atomo fizikos tyrimų kryptis.“
Ir daugiau namų darbų iš mūsų pusės.
Originalus istorijos šaltinis: Vašingtono universitetas.
