研究发现超流体内部没有限速

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【大纪元2020年10月22日讯】(大纪元记者张妮编译报导)英国兰卡斯特大学(Lancaster University)的物理学家发现,在氦-3超流体内部移动物体没有限速。

氦-3是氦元素的同位素之一,它的原子核由二颗质子和一颗中子所组成,是稳定同位素,在地球上十分罕见。在接近绝对零度的温度下,它将变成超流体。

超流体是一种物质状态,完全缺乏黏性,摩擦力为零,如果置于环形容器中,它可以永无止尽地流动。

理论认为在氦-3超流体内物体移动的速度受限于朗道临界速度(critical Landau velocity),当超过这个速度的时候,超流体状态将被破坏。

但是兰卡斯特大学的研究人员前几年却发现,他们在氦-3超流体内部移动物体的速度大幅超过这个限制,也没有破坏超流体状态。

最近这份发表在《自然-通讯》(Nature Communications)期刊上的研究中他们发现,这是因为超流体内一些奇异的粒子附着在超流体内任何物体的表面,把物体和超流体隔开,使物体的移动不会影响超流体状态。

研究人员将氦-3冷却到0.0001K的低温实现超流体状态,在里面快速移动一根金属丝,并测量金属丝遇到的阻力。

他们发现只在移动的最初测到非常小的一个作用力,之后作用力为零。

这份研究的主要作者奥蒂(Samuli Autti)说:“尽管氦-3超流体密度很大,可是在里面移动一根金属丝仿佛在真空内移动一样,完全没有阻力,我觉得这太有趣了。”

研究员詹宁斯(Ash Jennings)说:“通过实验改变金属丝的移动方向,我们认为由于上面附着了那些粒子,即使在高速移动的情况下,金属丝也完全和超流体隔开。”

项目负责人兹梅夫(Dmitry Zmeev)说:“这些粒子开始必须进行一些移动才能附着到物体表面,这对金属丝产生微小的作用力,但是一旦附着上去以后,这股作用力就完全消失了。”◇

责任编辑:朱涵儒

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