При почти най-студената възможна температура - живакът (с помощта на течен хелий) - образува състояние, наречено свръхпроводимост. Досега…
Когато бъде достигнат до няколко градуса абсолютна нула по скалата на Келвин (минус 273 Целзий или минус 460 Фаренгейта), течният хелий-4 се превръща в забележителното свръхтечно състояние. Той се завърта, извива се и липсата на тяло безпокои учените от близо век. Сега екип, воден от физик от Университета във Вашингтон, използващ най-мощния суперкомпютър, който се предлага за открита наука, е подготвил теоретична картина, която обяснява поведението на свръхтежността в реално време. Само кой е отговорната страна тук? Опитайте субатомни частици, наречени фермиони.
Фемионите са голяма част от естественото уравнение като електрони, протони и неутрони ... точно както суперфлуидите са част от неутронните звезди. Въртящи се между един и 1000 пъти в секунда, неутронните звезди - или пулсарите - свръхтечна повърхност действат много по-различно от своя колега тук на Земята. С увеличаването на скоростта той образува поредица от малки вихри, които се групират в триъгълен образец…, което от своя страна образува плитка в структурата на свръхтечност. "Когато достигнете правилната скорост, ще създадете един вихър в средата", каза Булгак. „И като увеличите скоростта, вие ще увеличите броя на вихрите. Но винаги става на стъпки. "
Може ли науката да го пресъздаде? Да. Лабораторните модели, използващи вакуумна камера и лазерен лъч за създаване на високоинтензивно електрическо поле, успяха да охладят малка проба, може би 1 милион атома, до температури, близки до абсолютна нула. Тогава се използва "лазерна лъжица", за да се разбърква свръхтечността достатъчно бързо, за да създаде вихри.
„Опитвайки се да разберат странното поведение, учените са се опитали да създадат описателни уравнения, като такива, които биха могли да използват, за да опишат въртеливото действие в чаша кафе при разбъркване.“ - каза Булгак. „Но за да се опише действието в свръхфлуид, направен от фермиони, е необходим почти неограничен брой уравнения. Всеки описва какво се случва, ако се промени само една променлива - като скорост, температура или плътност. Тъй като променливите са свързани, ако едни промени други ще се променят и. "
Едно от основните предизвикателства при формулирането на математическа хипотеза е количеството изчислителна мощност, което би било необходимо за работа чрез проблем с редица променливи промени, достигнали 1 трилион или повече. И така, как го направиха? Екипът използва компютъра JaguarPF в Националната лаборатория Oak Ridge в Тенеси, един от най-големите суперкомпютри в света, за еквивалента на 70 милиона часа, което ще изисква почти 8 000 години на едноядрен персонален компютър (JaguarPF има почти четвърт -милиони ядра). Просто се опитайте да охладите това!
„Това ви казва сложността на тези изчисления и колко е трудно това“, каза Булгак. За да стане нещата още по-сложни, колкото по-бързо се разбърква свръхфлуидът, той губи свойствата си - но не толкова бързо, колкото е хипотезирано. „Работата означава, че изследователите могат„ до известна степен “да изучават свойствата на неутронна звезда, използвайки компютърни симулации.“ - каза Булгак. . ”Той също така отваря нови насоки на изследвания във физиката на студените атоми.”
И още домашни от наша страна.
Оригинален източник на история: Университет във Вашингтон.
