Жидкий гелий: его уникальные свойства и сферы применения

Когда впервые был получен жидкий гелий и что он собой представляет?

Это произошло в 1908 году, когда голландский химик и физик Хейке Камерлинг-Оннес смог получить гелий в жидком виде с использованием технологии дросселирования. Для этого ему потребовалось провести сложный эксперимент, в процессе которого газообразное вещество было охлаждено в доведенном до кипения водороде, находящимся в среде вакуума.

Интенсивно испаряясь, превращенный в жидкость водород выступал в качестве дополнительного источника холода. В итоге это и позволило добиться рекордно низкого на тот момент температурного показателя, близкого по своему значению к абсолютному нулю по шкале Кельвина. В 1913 году за свой эксперимент голландский ученый получил одну из наиболее престижных наград в области науки – Нобелевскую премию по физике.

При нормальном давлении температура жидкого гелия составляет менее минус 269 градусов по Цельсию, а плотность – 0,13 грамма на кубический сантиметр. Визуально он представляет собой прозрачную жидкость, лишенную цвета. Она отличается очень низкой способностью преломлять свет, поэтому ее сложно увидеть. А вот кипеть доведенный до жидкообразной формы газ начинает при отрицательных 268,95 градусах по Цельсию.

сверхтекучесть веществ

Еще одна сложность при проведении экспериментов по трансформации He в жидкость заключалась в том, что сам по себе этот благородный газ содержится в земной атмосфере в очень малых количествах. Вы можете узнать о том, где сосредоточены его основные запасы и как именно он добывается в промышленных целях, прочитав наш материал на тему «Источники гелия».

Струнные сети

Каким состоянием вещества является космический вакуум? Большинство людей не задумываются об этом, но в последние десять лет Сяо Ган-Вэнь из Массачусетского технологического института и Майкл Левин из Гарварда предложили новое состояние вещества, которое могло бы привести нас к открытию фундаментальных частиц после электрона.

Путь к разработке модели струнно-сетевой жидкости начался в середине 90-х годов, когда группа ученых предложила так называемые квазичастицы, которые, казалось, появились в эксперименте, когда электроны проходили между двумя полупроводниками. Возник переполох, поскольку квазичастицы действовали так, будто бы обладали дробным зарядом, что казалось невозможным для физики того времени. Ученые проанализировали данные и предположили, что электрон является не фундаментальной частицей Вселенной и что существуют фундаментальные частицы, которых мы пока не обнаружили. Эта работа принесла им Нобелевскую премию, но позже выяснилось, что в результаты их работы закралась ошибка в эксперименте. О квазичастицах благополучно забыли.

Но не все. Вэнь и Левин взяли за основу идею квазичастиц и предложили новое состояние вещества, струнно-сетевое. Основным свойством такого состояния является квантовая запутанность. Как и в случае с неупорядоченной сверходнородностью, если вы с близкого расстояния взглянете на струнно-сетевое вещество, оно будет похоже на неупорядоченный набор электронов. Но если взглянуть на него как на цельную структуру, вы увидите высокую упорядоченность из-за квантово-запутанных свойств электронов. Вэнь и Левин затем расширили свою работу, чтобы охватить другие частицы и свойства запутанности.

Проработав компьютерные модели для нового состояния вещества, Вэнь и Левин обнаружили, что концы струн-сетей могут производить разнообразные субатомные частицы, включая легендарные «квазичастицы». Еще большим сюрпризом стало то, что при вибрации струнно-сетевого вещества оно делает это в соответствии с уравнениями Максвелла, отвечающими за свет. Вэнь и Левин предположили, что космос наполнен струнными сетями запутанных субатомных частиц и что концы этих струн-сетей представляют собой субатомные частицы, которые мы наблюдаем. Также они предположили, что струнно-сетевая жидкость может обеспечивать существование света. Если космический вакуум заполнен струнно-сетевой жидкостью, это может позволить нам объединить свет и материю.

Все это может показаться очень надуманным, но в 1972 году (за десятки лет до струнно-сетевых предложений) геологи обнаружили в Чили странный материал — гербертсмитит. В этом минерале электроны образуют треугольные структуры, которые, похоже, противоречат всему, что мы знаем о взаимодействии электронов друг с другом. Кроме того, эта треугольная структура была предсказана в рамках струнно-сетевой модели, и ученые работали с искусственным гербертсмититом, чтобы точно подтвердить модель.

Эгоисты и коллективисты

Все частицы можно разделить на две большие группы — бозоны и фермионы. При слове «бозон» на ум в первую очередь приходит пресловутый бозон Хиггса, который нашли на Большом адронном коллайдере. На самом деле бозоны — целый класс различных частиц (включая некоторые атомы). К ним относятся фотоны и глюоны, которые «склеивают» кварки в протоны и нейтроны. Самое главное свойство бозонов — две частицы могут находиться в одном и том же квантовом состоянии (быть точными копиями друг друга), сливаясь в одну «сверхчастицу». Именно поэтому они формируют поля и выступают переносчиками взаимодействий (электромагнитных или ядерных).

Материалы по теме

Фермионы, к которым относятся, например, электроны, протоны, нейтроны, а также кварки, на это неспособны. Действует принцип запрета, сформулированный в 1925 году физиком Вольфгангом Паули: два и более тождественных фермиона не могут одновременно находиться в одном и том же квантовом состоянии. Этот принцип охраняет нашу Вселенную от полного разрушения, поскольку именно благодаря ему возможны атомы с их орбиталями. Электроны заполняют орбитали (электронные оболочки), и на каждой не бывает двух частиц с одинаковыми квантовыми состояниями. Поэтому фермионы — это «строительные кирпичики» материи.

Сверхтекучая темная материя

Хотя Макгох положительно относится к идее сверхтекучей темной материи, он признает, что пытаясь так усердно объединить лучшее из обоих концепций, физики могут прийти к «решению Тихо Браге». Датский астроном 16 века изобрел гибридную космологию, в которой Земля была центром Вселенной, но все остальные планеты вращались вокруг Солнца. Он попытался провести черту между древней системой Птолемея и коперниканской космологией, которая в конечном итоге ее заменила. Возможно, ученые упускают нечто фундаментальное. Но идея стоит рассмотрения.

Тейт считает новую модель прекрасной в целом, но хотел бы, чтобы она больше конкретизировалась на микроскопическом уровне, до такой степени, чтобы «мы могли все рассчитать и показать, почему все это работает так, как должно работать. Нужно всего лишь несколько чудес», чтобы все встало на свои места. Возможно, эти чудеса вполне допустимы, но он не уверен.

Хотя ученые экспериментировали со сверхтекучей жидкостью много десятилетий, физики частиц только начинают в полной мере осознавать полезность идей, выходящих из области физики конденсированных сред. Совместив эту физику с гравитационной физикой, можно было бы разрешить давно бурлящий вопрос темной материи — и кто знает, какие еще прорывы нас ждут?

«Нужны ли мне сверхтекучие модели? Не совсем, — говорит Прескод-Вайнштейн. — Но Вселенная может этим заниматься. Она может естественным образом формировать конденсаты Бозе — Эйнштейна, как и мазеры естественным образом образуются в туманности Ориона. Нужны ли мне мазеры в космосе? Нет, но они прикольные».

Святая материя

В глубине газовых гигантов вроде Юпитера чудовищное давление (порядка сотен тысяч земных атмосфер) порождает еще одно странное вещество — металлический водород. Он удивителен своей способностью к высокотемпературной сверхпроводимости.

Сверхпроводимость, как и сверхтекучесть, — явление квантовое и возникает, как правило, при понижении температуры до сверхнизких значений. Электроны в сверхпроводнике не встречают на своем пути никакого сопротивления, и электрическая энергия не теряется в виде тепла. Однако электроны — это фермионы, а не бозоны, следовательно, они не могут принимать одно и то же квантовое состояние. Теория, предложенная физиками Бардиным, Купером и Шриффером (БКШ-теория), объясняет сверхпроводимость тем, что электроны, объединяясь в пары, ведут себя именно как бозоны.

Впрочем, БКШ-теория не объясняет высокотемпературную проводимость, возникающую при температуре выше 30 кельвинов. Металлический водород — сверхпроводящая жидкость при комнатной температуре. Правда, его очень сложно получить в лаборатории. Его даже назвали «святым Граалем» физики высоких давлений.

Черные дыры также могут быть гравитационными атомами

Изображение: Public Domain / Wikimedia

Конденсат Бозе — Эйнштейна

Замечание 1

Конденсат Бозе — Эйнштейна (также еще называется Бозе-Эйнштейновским конденсатом или бозе-конденсатом) представляет агрегатное состояние вещества, чью основу составляют охлажденные до приближенных к абсолютному нулю температур бозоны (меньше миллионной доли кельвина).

В условиях такого сильно охлажденного состояния, довольно большое количество атомов оказываются в своих минимально возможных квантовых состояниях и также фиксируется проявление квантовых эффектов на макроскопическом уровне.

Рисунок 3. Функция распределения Бозе-Эйнштейна. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Теоретически конденсат Бозе-Эйнштейна был предсказан в А.Эйнштейном как следствие из законов квантовой механики. На основании работ Ш.Бозе (в 1995 году), первый бозе-конденсат был получен учеными в Объединенном институте лабораторной астрофизики Э.Корнеллом и К.Виманом. Ученым удалось использовать газ из рубидия после его охлаждения до 170 нано кельвин (данное исследование было награждено в 2001 году Нобелевской премией).

Согласно выводам ученых, замедление атомов (при использовании охлаждающей аппаратуры) позволяет получить достичь сингулярного квантового состояния, известного как конденсат Бозе, или конденсат Бозе-Эйнштейна.

Результатом лабораторных усилий Бозе и Эйнштейна стала концепция бозе-газа, описывающая процесс статистического распределения тождественных частиц с целым спином (такие частицы будут называться бозонами). Бозонами, в то же время, могут также являться, к примеру, отдельные элементарные частицы (называемые фотонами). При этом целые атомы способны находиться в равных друг с другом квантовых состояниях.

Согласно предположению Эйнштейна, охлаждение атомов-бозонов до крайне низких температур спровоцирует их переход (или, по-другому, сконденсирование) в наиболее низкое из возможных квантовое состояние. В конечном итоге, следствием подобной конденсации станет появление новой формы вещества.

Лямбда-точка

Фазовая диаграмма гелия 4.

Вышеупомянутые физики обнаружили, что ниже критической температуры 2,17 Кельвина (или -270,98 ° C ), которая называется лямбда-точкой (λ), гелий 4 претерпевает переход из фазы . Он переходил из одного жидкого состояния в другое со значительно разными свойствами. Действительно, эксперимент, подтвержденный впоследствии, показал, что это новое состояние гелия очень хорошо проводит тепло, что можно объяснить только низкой вязкостью .

Эксперименты, более специфичные для механики жидкости, показали, что поток этого гелия в трубе практически не зависит от давления, приложенного к стенкам трубы. Также было показано, что этот поток не зависит от рассматриваемого сечения трубы.

Это можно объяснить только полным отсутствием вязкости , отсюда и название сверхтекучесть .

Наконец, жидкость считается сверхтекучей, если она не оказывает никакого сопротивления потоку. В результате твердые тела, движущиеся в жидкости, не испытывают вязкого трения .

Сверхтекучая жидкость, помещенная в контейнер, будет вытекать капиллярно вверх по стенкам контейнера и течь ниже.

Сверхтекучесть и другие свойства

Бозонные квантовые жидкости способны протекать через узкие капилляры или щели без какого-либо трения, это свойство называется сверхтекучестью. Примечательно, что подобное явление наблюдается не только у квантовых жидкостей, но и в некоторых бозе-конденсатах и даже в твердом гелии.

Сверхтекучесть объясняется следующим образом. Как известно, из квантовой механики следует, что бозоны способны находиться в одном состоянии. Тогда при низкой температуре, когда скорость частиц относительно невысокая, бозонам более энергетически выгодно сливаться в одно состояние, нежели взаимодействовать со стенками сосуда, то есть переходить в иное состояние, при котором возникает трение.

Сверхтекучесть была экспериментально достигнута жидкостями таких веществ как гелий-II (2,172 К), гелий-3, гелий-4 и водород (0,15 К). Вероятнее всего в недрах нейтронных звезд вещество находится в сверхтекучем состоянии.

В отличие от бозе-жидкостей, обладающих сверхтекучестью, фермионные квантовые жидкости с понижением температуры все менее способны пропускать звук, который, как известно, передается посредством колебаний частиц.

Частицы, составляющие сверхтекучие жидкости обычно представляются в виде конденсата Бозе — Эйнштейна.

Природа квантовой жидкости

Вещество переходит в состояние квантовой жидкости при очень низкой температуре, вблизи абсолютного нуля. Как следует из классической физики, при такой температуре атомы должны прекратить свое движение, образуя тем самым кристалл. Однако, в силу квантовых эффектов некоторые вещества с небольшой атомной массой и с высокой нулевой энергией (минимальная энергия системы) способны оставаться жидкостями.

Волны де Бройля – один из параметров, возникающий из математических глубин квантовой механики, который определяет плотность вероятности нахождения частицы в выбранном объеме конфигурационного пространства (пространство всех возможных значений всех параметров частицы). Чтобы заметить проявление квантовых эффектов в жидкости, требуется, чтобы длина волны де Бройля, вычисленная по энергии теплового движения частиц, была близка к значению расстояния между этими частицами. К примеру, для гелия подобное отношение будет возникать при температуре всего 2-3 К.

Зависимость состояния гелия от давления (ось ординат) и температуры (ось абсцисс)

Как уже говорилось ранее, вещества с высокой нулевой энергией способны становиться квантовыми жидкостями при низких температурах. Высокая нулевая энергия подразумевает наличие колебаний частиц даже при сверхнизких температурах. Если же амплитуда этих колебаний близка к среднему расстоянию между частицами вещества, то оно сохранит свою жидкую форму.

В зависимости от частиц, составляющих жидкость, она может быть бозонной (состоять из бозонов) и фермионной (состоять из фермионов).

Материалы по теме

Нейтронные звезды

Частицы, составляющие сверхтекучие жидкости обычно представляются в виде конденсата Бозе — Эйнштейна.

Другие сверхтекучие жидкости

В 1970-х Дуглас Ошерофф , Дэвид М. Ли и Роберт С. Ричардсон открыли сверхтекучее состояние для редкого изотопа гелия, гелия 3 , при температуре около 2 мК , что значительно ниже температуры сверхтекучего перехода, измеренной в гелии 4. За это открытие они были удостоены Нобелевской премии по физике в 1996 году.

Разница между двумя изотопами гелия состоит в том, что атомы гелия-4 являются бозонами , а атомы гелия-3 — фермионами , поэтому их поведение при очень низких температурах подчиняется совершенно разным законам.

Как предположил Фриц Лондон в 1940-х годах, образование сверхтекучего состояния в гелии-4 соответствует бозе-эйнштейновской конденсации атомов гелия, которые являются бозонными квантовыми частицами . Однако, в отличие от идеального бозе-газа, в гелии 4 отталкивание между атомами очень велико, и даже при очень низкой температуре только 10% атомов находятся в конденсате.

Напротив, из-за своего фермионного характера гелий 3 при очень низкой температуре образует ферми-жидкость . Это наличие очень слабого притяжения между атомами гелия 3, которое вызывает спаривание фермионных атомов гелия 3 ниже сверхтекучего перехода. Подобное явление приводит к сверхпроводимости металлов. В последнем случае частицы, образующие сверхтекучее состояние, представляют собой пары электронов ( куперовские пары ), а отсутствие вязкости приводит к отсутствию удельного электрического сопротивления. Теория сверхтекучих фаз гелия 3 является расширением теории БКШ .

Как зафиксировать молекулы в одном квантовом состоянии?

В ходе нового исследования, опубликованного в журнале Nature 28 апреля, команда ученых из Чикагского университета охладила атомы цезия почти до абсолютного нуля – в этом состоянии каждый атом стационарен, а все электроны находятся на нижнем уровне; теоретически это происходит при -273,15 градусах по Цельсию (0 градусов по шкале Кельвина). Это происходило в несколько этапов.

Первым было охлаждение всей системы до 10 нанокельвинов – на волосок выше абсолютного нуля. Затем они упаковали молекулы в ползучее пространство так, чтобы те были прижаты плашмя. «Как правило, молекулы хотят двигаться во всех направлениях, и если позволить им это, то они становятся менее стабильны. Мы ограничили молекулы таким образом, чтобы они находились на двумерной поверхности и могли двигаться только в двух направлениях», – пишут авторы исследования.

Проф. Чен Чин в лаборатории в Чикагском университете. Его лаборатория объявила о прорыве в приведении нескольких молекул в одно квантовое состояние. Это – одна из самых важных целей в квантовой физике.

В результате получился набор практически идентичных молекул — выстроенных в линию с абсолютно одинаковой ориентацией, одинаковой частотой колебаний и в одном и том же квантовом состоянии. Ученые описали этот молекулярный конденсат как чистый лист новой чертежной бумаги для квантовой инженерии.

Примечательно, что до сих пор ученым удавалось связать вместе до нескольких тысяч молекул в таком состоянии и они только начинают исследовать его потенциал. Как объясняют авторы научной работы, в традиционном понимании химии мы обычно думаем о том, что несколько атомов и молекул сталкиваются и образуют новую молекулу. Но в квантовом состоянии все молекулы действуют вместе, проявляя коллективное поведение. Это открывает совершенно новый способ изучения того, как молекулы могут взаимодействовать друг с другом, чтобы превратиться в молекулы нового типа.

Результаты работы, как надеются ее авторы, в будущем могут лечь в основу форм квантовых технологий. Помимо прочего, благодаря своей богатой энергетической структуре холодные молекулы могут способствовать прогрессу в квантовой инженерии и квантовой химии. В общем, на лицо все свидетельства того, что в скором времени нас ожидаем много удивительных открытий.

Металлы Яна — Теллера

Металлы Яна — Теллера — это новейшее дитя в мире состояний вещества, поскольку ученым удалось успешно создать их впервые лишь в 2015 году. Если эксперименты подтвердятся другими лабораториями, эти металлы могут изменить мир, так как они обладают свойствами как изолятора, так и сверхпроводника.

Ученые во главе с химиком Космасом Прассидесом экспериментировали, вводя рубидий в структуру молекул углерода-60 (в простом народе известных под фуллеренами), что приводило к тому, что фуллерены принимают новую форму. Этот металл назван в честь эффекта Яна — Теллера, который описывает, как давление может изменять геометрическую форму молекул в новых электронных конфигурациях. В химии давление достигается не только за счет сжатия чего-то, но и за счет добавления новых атомов или молекул в ранее существовавшую структуру, изменяя ее основные свойства.

Когда исследовательская группа Прассидеса начала добавлять рубидий в молекулы углерода-60, молекулы углерода изменялись от изоляторов к полупроводникам. Тем не менее из-за эффекта Яна — Теллера молекулы пытались остаться в старой конфигурации, что создавало вещество, которое пыталось быть изолятором, но обладало электрическими свойствами сверхпроводника. Переход между изолятором и сверхпроводником никогда не рассматривался, пока не начались эти эксперименты.

Интересно в металлах Яна — Теллера то, что они становятся сверхпроводниками при высоких температурах (-135 градусов по Цельсию, а не при 243,2 градуса, как обычно). Это приближает их к приемлемым уровням для массового производства и экспериментов. Если все подтвердится, возможно, мы будем на шаг ближе к созданию сверхпроводников, работающих при комнатной температуре, что, в свою очередь, произведет революцию во многих отраслях нашей жизни.

Двухжидкостная модель.

В 1940–1941 физики Л.Ландау и Л.Тиса независимо друг от друга предложили теоретическую модель сверхтекучего гелия. Ниже 2,17 К жидкий гелий рассматривается как смесь двух жидкостей: нормальной и сверхтекучей. Нормальная жидкость имеет свойства обычной вязкой жидкости. Сверхтекучая же компонента имеет нулевую вязкость, а также нулевую энтропию и энтальпию. Чуть ниже температуры перехода 2,17 К большую часть жидкости составляет нормальная компонента, а сверхтекучая – только малую часть. При дальнейшем охлаждении жидкости сверхтекучей фракции становится все больше, и ниже 1 К жидкость почти полностью оказывается сверхтекучей. На основе такой модели предсказан новый тип звуковых волн (второй звук), которые могут распространяться в сверхтекучей жидкости. Второй звук – это волна температуры, которая регистрируется при помощи термометра (обычные звуковые волны – это волны давления, которые детектируются микрофоном). Экспериментальное наблюдение второго звука (Москва, 1944) подтвердило многие аспекты двухжидкостной модели.

Теория

Конденсат Бозе-Эйнштейна (КБЭ) на основе фотонов — это весьма «продвинутый» вариант КБЭ, и очень долго считалось, что его нельзя получить в принципе. Но прежде чем рассказать о нем, стоит пояснить, а что вообще такое конденсат Бозе-Эйнштейна. Родиной этого понятия может считаться Индия – именно там большую часть времени жил и работал человек, впервые указавший на возможность существования неизвестного ранее состояния материи. Этого человека звали Шатьендранат Бозе, и он был одним из отцов-основателей квантовой механики.

Чтобы отметить научные заслуги Бозе, в его честь был назван один из типов элементарных частиц – бозоны. К бозонам относятся, например, фотоны — переносчики электромагнетизма, и глюоны, которые переносят сильное взаимодействие и определяют притяжение друг к другу кварков. Знаменитый бозон Хиггса, ради поисков которого был создан Большой адронный коллайдер, тоже относится к этой категории элементарных частиц.

Принадлежность частицы к бозонам определяется по ее спину – собственному моменту импульса элементарных частиц (иногда понятие спина определяют как вращение частицы вокруг собственной оси, но такое представление слишком упрощает ситуацию). Спин бозона всегда целый — то есть выражается целым числом. У другой разновидности элементарных частиц — фермионов — спин полуцелый.

Фермионы (слева) выстраиваются «в линейку» по энергиям квантовых уровней, а бозоны (справа) могут скапливаться на уровне с наименьшей энергией. Изображение выпуска 23 бюллетеня ПерсТ за 2003 год

Lenta.ru

Бозоны и фермионы отличаются друг от друга не только значением спина — эти частицы несходны по целому ряду фундаментальных свойств. В частности, бозоны могут не подчиняться так называемому принципу, или запрету, Паули, который постулирует, что две элементарные частицы не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Квантовые состояния отличаются друг от друга по энергиям, и при низких температурах фермионы (которые строго соблюдают запрет Паули) поочередно заполняют последовательные состояния. Первыми занимаются состояния с наименьшей энергией (самые «ненапряжные» для частиц), а последними – с самой высокой энергией. Нагляднее всего это свойство фермионов выстраиваться в линейку по квантовым состояниям заметно при низких температурах, когда поведение системы не маскируется за счет температурных флуктуаций.

Бозоны при низких температурах ведут себя иначе — они не ограничены запретом Паули и поэтому стремятся по возможности занять самые удобные места, то есть квантовые уровни с наименьшей энергией. В итоге при охлаждении бозонов происходит следующее: они начинают двигаться очень медленно — со скоростями порядка нескольких миллиметров в секунду, очень тесно «прижимаются» друг к другу, «соскакивают» в одно и то же квантовое состояние и в конце концов начинают вести себя скоординировано — так, как вела бы себя одна гигантская квантовая частица.

Именно о такой трансформации, которая должна происходить с бозонами при температурах, близких к абсолютному нулю, Шатьендранат Бозе написал в начале 1920-х годов Альберту Эйнштейну. Бозе собирался послать свои выкладки в журнал Zeitschrift fur Physik, но Эйнштейн так вдохновился идеями индийского коллеги, что немедленно сам перевел его статью с английского на немецкий и отправил в редакцию. Создатель общей и специальной теорий относительности развил соображения Бозе (индус рассматривал только фотоны, а Эйнштейн дополнил теорию Бозе для частиц, обладающих массой) и изложил свои выводы еще в двух статьях, которые также были опубликованы в Zeitschrift fur Physik.

Фотонное вещество

В течение многих десятилетий считалось, что фотоны — безмассовые частицы, которые не взаимодействуют между собой. Тем не менее за последние несколько лет ученые MIT и Гарварда обнаружили новые способы «наделить» свет массой — и даже создать «молекулы света», которые отскакивают друг от друга и связываются вместе. Некоторые посчитали, что это первый шаг на пути к созданию светового меча.

Наука фотонной материи немного сложнее, но постичь ее вполне возможно. Ученые начали создавать фотонную материю, экспериментируя с переохлажденным рубидиевым газом. Когда фотон простреливает газ, он отражается и взаимодействует с молекулами рубидия, теряя энергию и замедляясь. В конце концов, фотон выходит из облака очень медленным.

Странные вещи начинают происходить, когда вы пропускаете два фотона через газ, что порождает явление, известное как блокада Ридберга. Когда атом возбуждается фотоном, близлежащие атомы не могут возбудиться до такой же степени. Возбужденный атом оказывается на пути фотона. Чтобы атом поблизости мог быть возбужден вторым фотоном, первый фотон должен пройти через газ. Фотоны обычно не взаимодействуют между собой, но встречаясь с блокадой Ридберга, они толкают друг друга через газ, обмениваясь энергией и взаимодействуя между собой. Снаружи кажется, что у фотонов есть масса и они действуют как единая молекула, хотя остаются на самом деле безмассовыми. Когда фотоны выходят из газа, они кажутся соединившимися, подобно молекуле света.

Практическое применение фотонной материи пока остается под вопросом, но оно, безусловно, будет найдено. Возможно, даже в световых мечах.

Когда впервые был получен жидкий гелий и что он собой представляет?

Струнные сети

Эгоисты и коллективисты

Сверхтекучая темная материя

Святая материя

Конденсат Бозе — Эйнштейна

Лямбда-точка

Сверхтекучесть и другие свойства

Природа квантовой жидкости

Материалы по теме

Links

Другие сверхтекучие жидкости

Как зафиксировать молекулы в одном квантовом состоянии?

Металлы Яна — Теллера

Двухжидкостная модель.

Теория

Фотонное вещество

Похожие записи:

Похожие записи: