Cientistas fabricaram recentemente um superfluido de hélio-3 no envolvente denso e insensível uma invenção inesperada. Um objeto estranho viajando pelo meio pode ultrapassar um limite de velocidade crítico sem quebrar o frágil supérfluo.

uma vez que isso contradiz nossa compreensão do supérfluo, apresentou todo um quebra-cabeça, mas agora, recriando e estudando o fenômeno, os físicos descobriram uma vez que isso acontece. As partículas de superfluido aderem ao objeto, protegendo-o de interagir com o superfluido massivo, evitando mal o superfluido se quebre.

“O superfluido de hélio-3 parece o vácuo de uma varinha se movendo através dele, embora seja um líquido relativamente denso. Sem resistência, nenhuma.” disse o físico Samuli Autti, da Universidade de Lancaster, no Reino uno. “Acho muito intrigante.”

Os superfluidos são um tipo de fluido que tem viscosidade zero e fricção zero e, portanto, flui sem perder robustez cinética. Eles podem ser feitos com relativa facilidade bósons a partir de heli-4 isótopo, que, quando resfriado até um pouco supra do zero integral, diminui a velocidade o suficiente para se sobrepor e formar um aglomerado de átomos de subida densidade que age uma vez que um “superátomo”.

Esses “superátomos” formam exclusivamente um tipo de superfluido. Outro é fundamentado no irmão do bóson, o férmion. Fermions são partículas que incluem blocos de construção atômicos, uma vez que elétrons e quarks.

Quando resfriados subalterno de uma determinada temperatura, os férmions são unidos nos chamados pares de Cooper, cada um formado por dois férmions que juntos formam um bóson constituído. Esses pares de Cooper se comportam exatamente uma vez que bósons e podem, portanto, formar um superfluido.

A equipe criou seu superfluido fermiônico a partir do hélio-3, um isótopo vasqueiro de hélio que carece de nêutrons. Quando resfriado a um décimo de milésimo de proporção supra do zero integral (0,0001 Kelvin, ou -273,15 graus Celsius / -459,67 graus Fahrenheit), o hélio-3 forma pares de Cooper.

Esses superfluidos são bastante frágeis e os pares de Cooper podem quebrar se um objeto passar por eles supra de uma certa velocidade, chamada de velocidade sátira de Landau.

E ainda, em um documento de 2016, pesquisadores da Universidade de Lancaster descobriram que um fio-máquina movendo-se através de um superfluido de hélio-3 poderia ultrapassar essa velocidade sem quebrar os pares.

Em seus experimentos de rastreamento, eles mediram a força necessária para movimentar o fio-máquina através do superfluido. Eles mediram uma força extremamente pequena quando o fio começou a se movimentar, mas depois que ele se moveu, a força necessária para seguir era zero; exclusivamente dê uma olhada e deixe por isso mesmo.

A equipe concluiu que a força inicial vem dos pares de Cooper movendo-se levemente para acomodar o movimento, exercendo essa pequena força inicial no fio-máquina. Mas depois disso, o cabo pode se movimentar livremente, essencialmente camuflado em uma classe de pares Cooper.

“Fazendo com que a haste mudasse 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 subida.” disse o físico Ash Jennings, da Universidade de Lancaster.

Esta novidade invenção pode ter algumas implicações interessantes.

Os superfluidos fermiônicos podem ser usados ​​para produzir supercondutores, que por sua vez são sob investigação uma vez que um componente crítico de computadores quânticos. Saber mais sobre uma vez que e por que os superfluidos se comportam dessa maneira provavelmente só nos aproximará desse objetivo.

A pesquisa foi publicada em Comunicações na Natureza.

Este item foi reescrito, traduzido de uma publicação em inglês. Clique cá para acessar a material original (em inglês)!