Tecnologia Científica

Por que não há limite de velocidade no universo do superfluido
A descoberta pode guiar aplicações em tecnologia quântica, até mesmo computação quântica, onde vários grupos de pesquisa já pretendem fazer uso dessas partículas incomuns.
Por Lancaster University - 22/09/2020


Os pesquisadores descobriram a razão para a ausência do limite de velocidade: partículas exóticas que aderem a todas as superfícies do superfluido. Crédito: Lancaster University

Os físicos da Universidade de Lancaster estabeleceram por que os objetos que se movem através do superfluido hélio-3 não têm um limite de velocidade em uma continuação da pesquisa anterior de Lancaster.

Hélio-3 é um isótopo raro de hélio, no qual falta um nêutron. Ele se torna superfluido em temperaturas extremamente baixas, permitindo propriedades incomuns, como a falta de fricção para objetos em movimento.

Pensava-se que a velocidade dos objetos que se moviam através do superfluido hélio-3 era fundamentalmente limitada à velocidade crítica de Landau, e que exceder esse limite de velocidade destruiria o superfluido. Experimentos anteriores em Lancaster descobriram que não é uma regra estrita e os objetos podem se mover a velocidades muito maiores sem destruir o frágil estado do superfluido.

Agora, cientistas da Universidade de Lancaster descobriram a razão para a ausência do limite de velocidade: partículas exóticas que aderem a todas as superfícies do superfluido.

A descoberta pode guiar aplicações em tecnologia quântica, até mesmo computação quântica, onde vários grupos de pesquisa já pretendem fazer uso dessas partículas incomuns.

"Fazendo a haste mudar sua direção de movimento, pudemos concluir que a haste ficará oculta do superfluido pelas partículas ligadas que a cobrem, mesmo quando sua velocidade for muito alta". "As partículas ligadas inicialmente. precisa se mover para conseguir isso, e isso exerce uma pequena força na haste, mas uma vez feito isso, a força simplesmente desaparece completamente "

Dr. Dmitry Zmeev

Para agitar as partículas ligadas à vista, os pesquisadores resfriaram o superfluido hélio-3 a um décimo milésimo de grau do zero absoluto (0,0001K ou -273,15 ° C). Eles então moveram um fio através do superfluido em alta velocidade e mediram quanta força era necessária para mover o fio. Exceto por uma força extremamente pequena relacionada ao movimento das partículas ligadas quando o fio começa a se mover, a força medida foi zero.

O autor principal, Dr. Samuli Autti, disse: "O superfluido hélio-3 parece o vácuo de uma haste que se move através dele, embora seja um líquido relativamente denso. Não há resistência, nenhuma. Acho isso muito intrigante."

Ph.D. o estudante Ash Jennings acrescentou: "Fazendo a haste mudar sua direção de movimento, pudemos concluir que a haste ficará oculta do superfluido pelas partículas ligadas que a cobrem, mesmo quando sua velocidade for muito alta". "As partículas ligadas inicialmente. precisa se mover para conseguir isso, e isso exerce uma pequena força na haste, mas uma vez feito isso, a força simplesmente desaparece completamente ", disse o Dr. Dmitry Zmeev, que supervisionou o projeto.

Os pesquisadores de Lancaster incluíram Samuli Autti, Sean Ahlstrom, Richard Haley, Ash Jennings, George Pickett, Malcolm Poole, Roch Schanen, Viktor Tsepelin, Jakub Vonka, Tom Wilcox, Andrew Woods e Dmitry Zmeev. Os resultados são publicados na Nature Communications .

 

.
.

Leia mais a seguir