Σχεδόν στην πιο κρύα δυνατή θερμοκρασία - ο υδράργυρος (με τη βοήθεια υγρού ηλίου) - σχηματίζει μια κατάσταση που ονομάζεται υπεραγωγιμότητα. Μέχρι τώρα…
Όταν φτάσετε σε μερικούς βαθμούς απόλυτου μηδέν στην κλίμακα Kelvin (μείον 273 Κελσίου ή μείον 460 Φαρενάιτ), το υγρό ήλιο-4 μετατρέπεται σε αξιοσημείωτη κατάσταση υπερρευστού. Στροβιλίζεται, στροβιλίζεται και η έλλειψη σώματος προκαλεί ανησυχία στους επιστήμονες για σχεδόν έναν αιώνα. Τώρα μια ομάδα με επικεφαλής έναν Φυσικό του Πανεπιστημίου της Ουάσινγκτον, χρησιμοποιώντας τον πιο ισχυρό υπερυπολογιστή που διατίθεται για ανοιχτή επιστήμη, έχει δημιουργήσει μια θεωρητική εικόνα που εξηγεί την πραγματική συμπεριφορά του υπερρευστού. Ακριβώς ποιος είναι ο υπεύθυνος εδώ; Δοκιμάστε υποατομικά σωματίδια που ονομάζονται φερμιόνια.
Τα θηλυκά αποτελούν ένα μεγάλο μέρος της φυσικής εξίσωσης όπως τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και τα νετρόνια… όπως τα υπερρευστά αποτελούν μέρος των αστεριών νετρονίων. Περιστρέφεται μεταξύ ενός και 1.000 φορές το δευτερόλεπτο, τα αστέρια νετρονίων - ή τα πάλσαρ - η επιφάνεια του υπερρευστού δρα πολύ διαφορετικά από το αντίστοιχο εδώ στη Γη. Καθώς η ταχύτητα αυξάνεται, σχηματίζει μια σειρά μικρών στροφών που ομαδοποιούνται σε ένα τριγωνικό σχέδιο ... το οποίο με τη σειρά του σχηματίζει μια πλεξούδα εντός της υπερρευστής δομής. "Όταν φτάσετε στη σωστή ταχύτητα, θα δημιουργήσετε μια δίνη στη μέση", δήλωσε ο Bulgac. «Και καθώς αυξάνεις την ταχύτητα, θα αυξάνεις τον αριθμό των στροφών. Αλλά συμβαίνει πάντα σε βήματα. "
Μπορεί η επιστήμη να την αναδημιουργήσει; Ναί. Εργαστηριακά μοντέλα που χρησιμοποιούν θάλαμο κενού και δέσμη λέιζερ για τη δημιουργία ηλεκτρικού πεδίου υψηλής έντασης κατάφεραν να ψύξουν ένα μικρό δείγμα, ίσως 1 εκατομμύριο άτομα, σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν. Στη συνέχεια χρησιμοποιείται ένα «κουτάλι λέιζερ» για να αναδεύσει το υπερρευστό αρκετά γρήγορα ώστε να δημιουργεί στροβιλισμούς.
«Προσπαθώντας να κατανοήσουν την περίεργη συμπεριφορά, οι επιστήμονες προσπάθησαν να επινοήσουν περιγραφικές εξισώσεις, όπως αυτές που θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν για να περιγράψουν τη στροβιλισμένη δράση σε ένα φλιτζάνι καφέ καθώς αναδεύεται». Ο Μπουλγκάκ είπε. «Αλλά για να περιγράψουμε τη δράση σε ένα υπερρευστό από φερμιόνια, απαιτείται σχεδόν απεριόριστος αριθμός εξισώσεων. Κάθε περιγράφει τι συμβαίνει εάν αλλάξει μόνο μία μεταβλητή - όπως ταχύτητα, θερμοκρασία ή πυκνότητα -. Επειδή οι μεταβλητές είναι συνδεδεμένες, αν αλλάξει κάποιος άλλοι θα αλλάξουν επίσης. "
Μία από τις σημαντικότερες προκλήσεις στη διαμόρφωση μιας μαθηματικής υπόθεσης είναι το ποσό υπολογιστικής ισχύος που θα χρειαζόταν για να αντιμετωπίσει ένα πρόβλημα με μια σειρά μεταβλητών αλλαγών που έφτασαν το 1 τρισεκατομμύριο ή περισσότερες. Πώς το έκαναν λοιπόν; Η ομάδα χρησιμοποίησε τον υπολογιστή JaguarPF στο Oak Ridge National Laboratory στο Tennessee, έναν από τους μεγαλύτερους υπερυπολογιστές στον κόσμο, για το ισοδύναμο των 70 εκατομμυρίων ωρών, κάτι που θα απαιτούσε σχεδόν 8.000 χρόνια σε έναν προσωπικό πυρήνα (ο JaguarPF έχει σχεδόν ένα τέταρτο) - εκατομμύρια πυρήνες). Απλά προσπαθήστε να το κρυώσετε!
"Αυτό σας λέει την πολυπλοκότητα αυτών των υπολογισμών και πόσο δύσκολο είναι αυτό", δήλωσε ο Bulgac. Για να κάνει τα πράγματα ακόμη πιο περίπλοκα, όσο πιο γρήγορα αναδεύεται το υπερρευστό αναγκάζει να χάσει τις ιδιότητές του - αλλά όχι τόσο γρήγορα όσο υποτίθεται. «Το έργο σημαίνει ότι οι ερευνητές μπορούν« σε κάποιο βαθμό »να μελετήσουν τις ιδιότητες ενός αστέρα νετρονίων χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις υπολογιστών. Ο Μπουλγκάκ είπε. "Ανοίγει επίσης νέες κατευθύνσεις της έρευνας στη φυσική ψυχρού ατόμου."
Και περισσότερες δουλειές από την πλευρά μας.
Πρωτότυπη ιστορία Πηγή: Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον.
