Bilim İnsanları 'İkinci Ses'in İnanılmaz Varlığını Doğruladı

Bilim İnsanları 'İkinci Ses'in İnanılmaz Varlığını Doğruladı

Genellikle bir şey ısındığında, ısı sonunda dağılmadan önce dışarıya doğru yayılma eğilimindedir. Ancak süperakışkan kuantum gazı dünyasında işler biraz farklıdır.

MIT bilim insanları ilk kez, ısının bu egzotik sıvı aracılığıyla "ikinci ses" olarak bilinen bir dalgada nasıl hareket ettiğini başarıyla görüntülediler.

Bu dinamiği anlamak, yüksek sıcaklıklı süperiletkenler ve nötron yıldızları hakkındaki soruları yanıtlamaya yardımcı olabilir.

Ortalama, günlük malzemeler dünyasında, ısı yerel bir kaynaktan yayılma eğilimindedir. Yanan bir kömürü bir su kabına bırakın ve bu sıvı, ısısı sonunda dağılmadan önce yavaşça sıcaklığı yükselecektir. Ancak dünya, tam olarak bu termal kurallara uymayan nadir, egzotik malzemelerle doludur.

Beklenildiği gibi yayılmak yerine, bu süperakışkan kuantum gazları ısıyı bir yandan diğer yana "çalkalar" - esasen bir dalga olarak yayılır. Bilim insanları bu davranışa bir malzemenin "ikinci sesi" adını veriyor (birincisi yoğunluk dalgası yoluyla gelen sıradan ses). Bu fenomen daha önce gözlemlenmiş olsa da, hiç görüntülenmedi. Ancak yakın zamanda Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki (MIT) bilim insanları, yeni bir termografi yöntemi (diğer adıyla ısı haritalaması) geliştirerek nihayet bu saf ısı hareketini yakalayabildiler.

Bu çalışmanın sonuçları Science dergisinde yayınlandı ve üniversitenin bu başarıyı vurgulayan bir basın bülteninde, MIT yardımcı doçenti ve ortak yazar Richard Fletcher, bu egzotik süperakışkanlardaki "ikinci sesin" içsel tuhaflığını tanımlamak için kaynar kap benzetmesini sürdürdü.

Fletcher, "Sanki bir su tankınız varmış ve yarısını neredeyse kaynar hale getirmişsiniz gibi," dedi. "Daha sonra izlerseniz, suyun kendisi tamamen sakin görünebilir, ancak aniden diğer taraf sıcak olur ve sonra diğer taraf sıcak olur ve ısı ileri geri gider, su ise tamamen durgun görünür."

Bu süperakışkanlar, bir atom bulutu mutlak sıfıra (-459.67 °F) yaklaşan ultra soğuk sıcaklıklara maruz kaldığında yaratılır. Bu nadir durumda, atomlar farklı davranır ve temelde sürtünmesiz bir sıvı oluştururlar. Isının bir dalga gibi yayıldığı teorize edilen bu sürtünmesiz durumdur.

"İkinci ses süperakışkanlığın ayırt edici özelliğidir, ancak şimdiye kadar ultra soğuk gazlarda bunu yalnızca onunla birlikte gelen yoğunluk dalgalanmalarının bu silik yansımasında görebiliyordunuz," dedi baş yazar Martin Zwierlein bir basın açıklamasında. "Sıcaklık dalgasının karakteri daha önce kanıtlanamadı."

Zweierlein ve ekibi, bu ikinci sesi sonunda eylem halinde yakalamak için, ultra soğuk bir nesnenin ısısını izlemeye çalışırken büyük bir sorun olduğu için, olağan termal kutunun dışında düşünmek zorundaydılar; olağan kızılötesi radyasyonu yaymaz. Yani, MIT bilim insanları, sıcaklıklarına göre farklı frekanslar aracılığıyla yakalanabilen, "lityum-6 fermiyonları" olarak bilinen belirli atom altı parçacıkları izlemek için radyo frekanslarından yararlanmanın bir yolunu tasarladılar (yani daha sıcak sıcaklıklar daha yüksek frekanslar anlamına gelir ve bunun tersi de geçerlidir). Bu yeni teknik, araştırmacıların esasen "daha sıcak" frekanslara (ki bunlar hala çok soğuktu) odaklanmalarını ve ortaya çıkan ikinci dalgayı zaman içinde izlemelerini sağladı.

Bu büyük bir "ne olmuş yani?" gibi hissettirebilir. Sonuçta, en son ne zaman süperakışkan bir kuantum gazıyla yakın bir karşılaşma yaşadınız? Ancak bir malzeme bilimcisine veya gökbilimciye sorun, tamamen farklı bir cevap alacaksınız.

Egzotik süperakışkanlar hayatımızı doldurmuyor olabilir (henüz), ancak ikinci dalga hareketinin özelliklerini anlamak, yüksek sıcaklıklı süperiletkenler (yine, hala çok düşük sıcaklıklarda) veya nötron yıldızlarının kalbinde yatan karmaşık fizikle ilgili sorulara yardımcı olabilir.

Kaynak: Popular Mechanics