물리학에서는 superfluidity 점도가 없거나 마찰이없는 유체의 특성입니다. 이 속성을 나타내는 물질은 superfluid 입니다 . 수퍼 플루드는 운동 에너지의 손실없이 흐릅니다. 실험실에서 슈퍼 플루드는 극저온 온도에서 일부 물질에서 절대 제로 이상이 아닙니다.
초유물의 특성
초 유성은 일반 액체와 가스에서 관찰되지 않는 이상한 현상을 초래합니다.
- 헬륨 -3과 같은 일부 초 유체는 용기의 벽을 들어 올려 옆으로 흐르고 결국 용기를 탈출합니다. 이 크리핑 거동 (필름 흐름)은 실제로 알코올 및 석유와 같은 몇 가지 정상적인 유체에서 발생하지만 표면 장력으로 인해 발생합니다.
- 슈퍼 플루드는 액체와 가스를 담은 용기의 벽을 통과 할 수 있습니다.
- 슈퍼 플루이드를 교반하는 것은 무기한으로 계속 회전하는 소용돌이를 생성합니다.
- 슈퍼 플루이드의 용기를 돌리는 것은 내용물을 방해하지 않습니다. 대조적으로, 커피 한 잔을 회전하면 액체 중 일부는 컵과 함께 움직입니다.
- 초 유체는 정상적인 유체와 초 유체의 혼합물처럼 작용합니다. 온도가 떨어지면 유체의 더 많은 유체가 유체이며 그 중 적은 평범한 유체입니다.
- 일부 슈퍼 플루드는 높은 열전도율을 나타냅니다.
- 압축성은 다양합니다. 일부 초 유체는 압축성이 있고 다른 압축성 (예 :초 유체 헬륨) 또는 압축성 (초 유체 Bose 아인슈타인 응축수)이 없습니다.
- 초 유성은 초전도와 관련이 없습니다. 예를 들어, 초 유체 HE-3과 HE-4는 모두 전기 절연체입니다.
수퍼 플루이드의 예
초 유체 헬륨 -4는 초 유성의 가장 좋은 연구 예입니다. 헬륨 -4는 액체에서 끓는점에서 -452 ° F (-269 ° C 또는 4k)의 비등점 아래 몇도 아래로 유체로 전이됩니다. 초 유체 헬륨 -4는 정상적인 투명한 액체처럼 보입니다. 그러나 점도가 없기 때문에 일단 흐르기 시작하면 장애물을지나 계속 움직입니다.
다음은 다른 초강력 예제입니다.
- 초 유체 헬륨 -4
- 초 유체 헬륨 -3
- 일부 Bose 아인슈타인 응축수는 슈퍼 플루드 (전부는 아님)
- 원자 Rubidium-85
- 리튬 -6 원자 (50 nk)
- 원자 나트륨
- 아마도 중성자 별 내부
- 초 유체 진공 이론은 진공을 수퍼 플루드 유형으로 간주합니다.
history
수퍼 플루드의 발견에 대한 크레딧은 Pyotr Kapitsa, John F. Allen 및 Don Misener로갑니다. Kapitsa와 독립적으로 Allen과 Misener는 1937 년 동위 원소 Helium-4에서 초강성을 관찰했습니다. 헬륨 -4 원자는 정수 스핀을 가지고 있으며 보손 입자입니다. 그것은 헬륨 -3보다 훨씬 높은 온도에서 초강력을 나타냅니다.
헬륨 -3은 자체와 쌍을 이룰 때만 보손을 형성하며, 이는 절대 제로 근처의 온도에서만 발생합니다. 이것은 초전도성을 초래하는 전자 쌍 공정과 유사합니다. 1996 년 노벨 물리학상은 Helium-3 Superfluidity의 발견 자에게 수여되었습니다 :David Lee, Douglas Osheroff 및 Robert Richardson.
보다 최근에, 연구자들은 초음파 원자 가스에서 초 유성을 관찰했으며, 리튬 -6, Rubidium-87 및 나트륨 원자를 포함한다. Lene 's Hau의 1999 년 수퍼 플루이드 나트륨에 대한 실험은 빛이 느려지고 결국 멈췄습니다.
Superfluidity aude
현재, 수퍼 플루드의 실용적인 응용은 많지 않습니다. 그러나, 초 유체 헬륨 -4는 고 필 자석의 냉각수입니다. Helium-3 및 Helium-4는 이국적인 입자 검출기에서 사용됩니다. 간접적으로, 초과 유체는 초전도가 어떻게 작동하는지 이해하는 데 도움이됩니다.
참조
- Annett, James F. (2005). 초전도성, 초 유체 및 응축수 . 옥스포드 :옥스포드 대학교. 누르다. ISBN 978-0-19-850756-7.
- Khalatnikov, Isaac M. (2018). 초강성 이론에 대한 소개 . CRC 프레스. ISBN 978-0-42-997144-0.
- 롬바르도, U.; Schulze, H.-J. (2001). “중성자 별 물질의 초 유성”. 중성자 스타 인테리어의 물리학 . 물리학 강의 노트. 578 :30–53. doi :10.1007/3-540-44578-1__2
- 매디슨, K.; Chevy, F.; Wohlleben, W.; Dalibard, J. (2000). “교반 된 보스 - 유인슈타인 응축수에서 와류 형성”. 물리적 검토 편지 . 84 (5) :806–809. doi :10.1103/physrevlett.84.806
- Minkel, J.R. (2009 년 2 월 20 일). “이상하지만 사실 :초 유체 헬륨은 벽을 올라갈 수 있습니다”. 과학 아메리카 n.
