În lumea materialelor medii, de zi cu zi, căldura tinde să se răspândească dintr-o sursă localizată. Aruncați un cărbune aprins într-o oală cu apă, iar acel lichid va crește încet temperatura înainte ca căldura să se disipeze în cele din urmă. Dar lumea este plină de materiale rare, exotice, care nu respectă tocmai aceste reguli termice.

În loc să se răspândească așa cum s-ar putea aștepta, aceste gaze cuantice superfluide „împart” căldura dintr-o parte în alta – se propagă în esență ca un val. Oamenii de știință numesc acest comportament „al doilea sunet” al materialului (primul fiind sunetul obișnuit printr-o undă de densitate). Deși acest fenomen a fost observat înainte, nu a fost niciodată imaginat. Dar recent, oamenii de știință de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT) au reușit în sfârșit să surprindă această mișcare de căldură pură prin dezvoltarea unei noi metode de termografie (cunoscută și sub numele de cartografierea termică).

Rezultatele acestui studiu au fost publicate săptămâna trecută în revista Science, iar într-un comunicat de presă al universității care evidențiază realizarea, profesorul asistent și coautor al MIT Richard Fletcher a continuat analogia cu oala de fierbere pentru a descrie ciudățenia inerentă a „al doilea sunet” în acestea. superfluide exotice.

„Este ca și cum ai avea un rezervor de apă și ai făcut jumătate aproape să fiarbă”, a spus Fletcher. „Dacă ați urmărit apoi, apa în sine ar putea părea total calmă, dar dintr-o dată cealaltă parte este fierbinte, apoi cealaltă parte este fierbinte, iar căldura merge înainte și înapoi, în timp ce apa pare complet nemișcată.”

Aceste superfluide sunt create atunci când un nor de atomi este supus la temperaturi ultra-reci care se apropie de zero absolut (-459,67 ° F). În această stare rară, atomii se comportă diferit, deoarece creează un fluid esențial fără frecare. În această stare fără frecare s-a teoreticizat că căldura se propagă ca un val.

„Al doilea sunet este semnul distinctiv al superfluidității, dar în gazele ultrareci până acum îl puteai vedea doar în această reflexie slabă a ondulațiilor de densitate care îl însoțesc”, a spus autorul principal Martin Zwierlein într-o declarație de presă. „Caracterul valului de căldură nu ar fi putut să apară înainte.”
Pentru a capta în sfârșit acest al doilea sunet în acțiune, Zweierlein și echipa sa a trebuit să se gândească în afara cutiei termice obișnuite, deoarece există o mare problemă în încercarea de a urmări căldura unui obiect ultrarece - acesta nu emite radiația infraroșie obișnuită. Așadar, oamenii de știință de la MIT au conceput o modalitate de a folosi frecvențele radio pentru a urmări anumite particule subatomice cunoscute sub numele de „fermioni de litiu-6”, care pot fi captate prin frecvențe diferite în raport cu temperatura lor (adică temperaturi mai calde înseamnă frecvențe mai mari și invers). Această tehnică nouă a permis cercetătorilor să se concentreze în esență la frecvențele „mai fierbinți” (care erau încă foarte reci) și să urmărească al doilea val rezultat în timp.

S-ar putea să pară un mare „deci ce?” La urma urmei, când ai avut ultima dată o întâlnire apropiată cu un gaz cuantic superfluid? Dar întrebați un specialist în materiale sau un astronom și veți primi un răspuns complet diferit.

În timp ce superfluidele exotice s-ar putea să nu ne umple viețile (încă), înțelegerea proprietăților mișcării celei de-a doua undă ar putea ajuta la întrebări referitoare la supraconductorii de temperatură înaltă (din nou, încă la temperaturi foarte scăzute) sau la fizica dezordonată care se află în inima stelelor neutronice.