Ved nesten den kaldeste temperaturen som er mulig - kvikksølv (ved hjelp av flytende helium) - danner en tilstand kalt superledelse. Inntil nå…
Når det tas i løpet av noen få grader av absolutt null på Kelvin-skalaen (minus 273 Celsius eller minus 460 Fahrenheit), blir flytende helium-4 til den bemerkelsesverdige overflødige tilstanden. Det virvler, det krøller seg, og det er mangel på kropp som har forvirret forskere i nesten et århundre. Nå har et team ledet av en fysiker fra University of Washington, som bruker den kraftigste superdatamaskinen som er tilgjengelig for åpen vitenskap, kokt opp et teoretisk bilde som forklarer superfluidens oppførsel i sanntid. Akkurat hvem er den ansvarlige parten her? Prøv subatomære partikler som kalles fermioner.
Femioner er mye av den naturlige ligningen som elektroner, protoner og nøytroner ... akkurat som superfluider er en del av nøytronstjerner. Når det roterer mellom 1 og 1 000 ganger i sekundet, fungerer nøytronstjerner - eller pulsarer - overflødig overflate mye annerledes enn motstykket her på jorden. Når farten øker, danner den en serie med små virvler som grupperes i et trekantet mønster ... som igjen danner en flette i overflatestrukturen. "Når du når riktig hastighet, vil du lage en virvel i midten," sa Bulgac. "Og når du øker hastigheten, vil du øke antall virvler. Men det forekommer alltid i trinn. ”
Kan vitenskap gjenskape den? Ja. Laboratoriemodeller som benytter et vakuumkammer og en laserstråle for å skape et høyintensivt elektrisk felt har klart å avkjøle en liten prøve, kanskje 1 million atomer, til temperaturer nær absolutt null. Deretter brukes en "laserskje" for å røre overflaten raskt nok til å skape virvler.
"I å prøve å forstå den rare oppførselen, har forskere forsøkt å tenke beskrivende ligninger, for eksempel de de kan bruke for å beskrive den virvlende handlingen i en kopp kaffe når den blir rørt." Sa Bulgac. ”Men for å beskrive handlingen i en overflødig laget av fermioner er det behov for et nesten ubegrenset antall ligninger. Hver beskriver hva som skjer hvis bare en variabel - for eksempel hastighet, temperatur eller tetthet - endres. Fordi variablene er koblet, vil hvis en endrer andre også endre seg. "
En av de største utfordringene i formulering av en matematisk hypotese er mengden datakraft det vil ta å jobbe gjennom et problem med en rekke variabler endringer som nådde en billion eller mer. Så hvordan gjorde de det? Teamet brukte JaguarPF-datamaskinen ved Oak Ridge National Laboratory i Tennessee, en av de største superdatamaskinene i verden, for tilsvarende 70 millioner timer, noe som vil kreve nesten 8000 år på en enkeltkjernet datamaskin (JaguarPF har nesten et kvarter -million kjerner). Bare prøv å kjøle det!
"Dette forteller deg kompleksiteten i disse beregningene og hvor vanskelig dette er," sa Bulgac. For å gjøre saken enda mer kompleks, desto raskere omrøres overflødig væske at den mister egenskapene - men ikke så raskt som antatt. "Arbeidet betyr at forskere kan" til en viss grad "studere egenskapene til en nøytronstjerne ved hjelp av datasimuleringer.” Sa Bulgac. . ”Det åpner også nye forskningsretninger innen fysikk i kaldt atom.”
Og mer lekser fra vår side.
Original historikilde: University of Washington.
