Stoją za nim przedstawiciele Uniwersytetu Lancaster. Jak wyjaśniają w swoim artykule, obecnie mającym formę preprintu, lecz przewidzianym do publikacji w Nature Communications, wyciągnięte wnioski dostarczają istotnych informacji na temat tego, jak mógłby wyglądać kwantowy wszechświat.
Czytaj też: Pierścienie Saturna znikną w 2025 roku. Obserwujmy je, póki mamy okazję
Zanurzenie palca w izotopie helu schłodzonym do temperatury bliskiej zeru absolutnemu, czyli najniższej możliwej temperaturze występującej we wszechświecie, nie brzmi jak dobry pomysł. Członkowie zespołu badawczego nie szukali więc śmiałków, którzy byliby gotowi na takie poświęcenie. Zamiast tego postanowili wykorzystać specjalnie zaprojektowaną sondę.
W ten sposób byli w stanie określić, jakie właściwości ma wspomniana nadciecz. Jak podkreślają, nikt w około stuletniej historii fizyki kwantowej nie potrafił udzielić odpowiedzi na pytanie postawione w tytule. Aż do teraz. Zanim jednak przejdziemy do dokładnego opisu całego eksperymentu, warto byłoby wyjaśnić, czym w ogóle jest nadciekłość.
Nadciecz to stan materii zachowujący się jak płyn o zerowej lepkości bądź tarciu. Naukowcy z Wielkiej Brytanii postanowili wprowadzić do niej sondę
Najkrócej można ją opisać jako stan materii zachowujący się jak płyn o zerowej lepkości bądź tarciu. Nauce są znane co najmniej dwa izotopy helu zdolne do tworzenia takiej nadcieczy, przy czym bozony izotopu helu-4 – poddanego działaniu temperatury bliskiej zeru absolutnemu – zwalniają do tego stopnia, iż zaczynają się na siebie nakładać. W takich okolicznościach powstaje skupisko atomów o dużej gęstości zachowujących się tak, jakby były pojedynczym superatomem.
W przypadku helu-3 mamy z kolei do czynienia z fermionami, które zachowują się odmiennie od bozonów. Przy odpowiednio niskiej temperaturze zaczynają łączyć się w pary Coopera, choć ostateczny rezultat jest podobny, ponieważ również mogą one tworzyć nadciecz. W toku eksperymentów z wykorzystaniem helu-3 między parami umieszczono sondę, dzięki której możliwe było dokładne poznanie właściwości tej nadcieczy.
Co zaobserwowali członkowie zespołu badawczego? Przede wszystkim, jak się okazało, powierzchnia nadcieczy najwyraźniej tworzy niezależną dwuwymiarową warstwę, która transportuje ciepło z dala od sondy. Większa część płynu znajdującego się pod nią okazała się całkowicie pasywna i została porównana do próżni. Niewielka część nadcieczy wchodziła natomiast w interakcje z sondą – była to dwuwymiarowa warstwa powierzchniowa.
Podsumowując, nadciecz powstała z wykorzystaniem helu-3 jest według naukowców z Wielkiej Brytanii najczystszym znanym materiałem. Dzięki dalszym badaniom, które powinny koncentrować się na tym, jak zachowuje się dwuwymiarowa warstwa takiej nadcieczy, powinno udać się lepiej zrozumieć wiele innych aspektów. Mowa w tym przypadku na przykład o zachowaniu kwazicząstek, defektach topologicznych i kwantowych stanach energetycznych.