С помощью лазеров физики впервые записали звук «идеальной» жидкости

С помощью лазеров физики впервые записали звук «идеальной» жидкости

Лазеры в науке, Новости науки и техники, Эксперименты Комментарии к записи С помощью лазеров физики впервые записали звук «идеальной» жидкости отключены

Физики впервые зарегистрировали звуковые волны, возникающие в идеальной жидкости. Это может помочь исследователям изучать экстремальные условия, такие как сверхплотные недра нейтронных звезд и поведение кварк-глюонного плазменного «супа», заполнившего Вселенную сразу после Большого взрыва.

Вы можете прямо сейчас послушать эти звуки

Любое вещество, способное принимать форму сосуда, в котором оно заключено, может считаться жидкостью (даже газ и плазма). В 2017 году французский ученый Марк Антуан Фардин получил Шнобелевскую премию по физике за исследование того, может ли кошка считаться жидкостью.

Все три жидких состояния испытывают трение в своих слоях; чем больше трение, тем вязкость жидкости. В исследовании, опубликованном в журнале Science, ученые создали идеальную жидкость, используя ферми-газ. Ферми-газ – особое состояние вещества, в котором частицы имеют малую массу и высокую концентрацию. Кварк-глюонная плазма и сверхплотные нейтронные звезды — это тоже ферми-газ.

Фермионы (частицы) почти не взаимодействуют друг с другом, но их можно заставить это делать. Когда они взаимодействуют, жидкость имеет крайне низкую вязкость с минимально возможным трением, что, согласно квантовой механике, близко к идеальной жидкости.

Исследователи использовали атомы лития-6, помещенные в трубу. Систему охладили до температуры ниже 500 нанокельвинов (-273,15 градусов по Цельсию). Газ удерживали внутри трубы с помощью лазеров: если атом перемещался к одному из открытых концов, свет лазера его отражал.

Чтобы создать звуковые волны, ученые меняли яркость лазерного излучения. В зависимости от интенсивности излучения через газ проходили вибрации, похожие на различные типы звуковых волн. Ученые записали их в виде многих тысяч изображений – подобно ультразвуковой технологии.

Это позволило им обнаружить в жидкости рябь, аналогичную звуковой волне. В частности, они искали акустические резонансы – усиление звуковой волны, возникающее, когда частота звуковой волны совпадает с частотой естественной вибрации среды.

Ученые обнаружили в газе четкие резонансы – их распределение дало возможность рассчитать распространение звука в полученной идеальной жидкости. Такой же результат получается при теоретическом расчете, исходя из массы атомов и постоянной Планка. Это указывает на то, что ученые создали именно идеальную жидкость.

Состояние материи внутри нейтронных звезд близко к идеальной жидкости. Теперь с помощью созданной модели исследователи попытаются оценить коэффициент диффузии при распространении волн внутри нейтронных звезд, что, в свою очередь, могло бы помочь пониманию механизма образования гравитационных волн, генерируемых при слиянии нейтронных звезд.

Виталий Маршак

Источник: https://www.popmech.ru/science/news-650693-fiziki-vpervye-zapisali-zvuk-idealnoy-zhidkosti/

Рекомендуем для Вас


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top