Експеримент показав, що відбувається при дотику до квантової рідини

Фізики вивчили, що відбувається при дотику до суперрідини. Зонд, занурений в охолоджений до екстремальних температур гелій-3, показав два незалежні «шари». З погляду перенесення тепла внутрішній простір нагадував вакуум, який покривала двовимірна рідка поверхня.

Для свого експерименту вчені охолодили гелій-3 до температури близько 0,1 мК — на 0,0001° вище від абсолютного нуля. У таких екстремальних умовах атоми цього ізотопу стають надплинною рідиною — квантовою рідиною з нульовим внутрішнім тертям (в’язкістю). Дослідники занурювали у надхолодний гелій механічний резонатор та спостерігали за змінами його властивостей.

Єдиною частиною рідини, яка взаємодіяла із зондом, був двовимірний поверхневий шар. Він захоплював тепло, яке виділялося від зонда, і ніс його поверхнею простору, зайнятого гелієм. При цьому основна маса надплинної рідини під поверхневим шаром поводилася як вакуум і залишалася повністю пасивною, не помічаючи дотиків.

“Ця рідина здавалася б двовимірною, якби ви могли занурити в неї палець. Основна маса надплинної рідини здається порожньою, а тепло тече в двовимірній підсистемі по краях”, – сказав Самулі Аутті, співавтор дослідження з Ланкастерського університету.

Надплинний гелій-3 – універсальна макроскопічна квантова система. Її використовують як модель, наприклад, у фізиці елементарних частинок, космології та квантовій обробці інформації. Тому перевизначення його базової структури може мати наслідки поза квантовою фізикою, вважають автори дослідження.