Οι φυσικοί καταγράφουν τους πρώτους ήχους της θερμότητας «sloshing» σε ένα superfluid, αποκαλύπτοντας πώς μπορεί να κινηθεί σαν κύμα
Αυτό το απροσδόκητο φαινόμενο, που ονομάζεται δεύτερος ήχος, είναι ένα θερμικό κύμα που ταξιδεύει με εκπληκτική ταχύτητα 19 μέτρων ανά δευτερόλεπτο σε υπερφυσικό ήλιο. Τα ηχητικά κύματα, που προκαλούνται από θερμική επέκταση, μπορούν να ακουστούν με τη μορφή ενός ελαφρού σφυριού σε μια καταγραφή των ερευνητών.
Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Physics, διεξήχθη από φυσικούς στο Πανεπιστήμιο του Maryland και αποτελεί σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην κατανόηση της συμπεριφοράς των υπερφυσικών και του τρόπου με τον οποίο μπορούν να κινηθούν σαν κύματα.
"Αυτή είναι η πρώτη φορά που κάποιος ήταν σε θέση να συλλάβει τους ήχους της θερμότητας που κινείται σε ένα υπερφυσικό και είναι ένα πραγματικά όμορφο φαινόμενο", δήλωσε ο Matthew S. Turner, διδακτορικός φοιτητής στο Τμήμα Φυσικής και το Κοινικό Κβαντικό Ινστιτούτο του Πανεπιστημίου του Maryland, που οδήγησε τη μελέτη.
"Τα υπερφυσικά συχνά περιγράφονται ως σαν" κβαντική σούπα ", οπότε ήταν εκπληκτικό και συναρπαστικό να τους ακούω να τραγουδούν".
Για αρκετές δεκαετίες, οι επιστήμονες γνώριζαν ότι τα superfluids είχαν δύο ηχητικά κύματα ή διεγέρσεις - το κανονικό ηχητικό κύμα και το δεύτερο ήχο - αλλά δεν υπήρχε ποτέ τρόπος να τους ακούσουμε. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η συχνότητα του δεύτερου ήχου ήταν πολύ υψηλή για να ανιχνεύει άμεσα την ανθρώπινη ακρόαση.
Οι ερευνητές κατόρθωσαν να ξεπεράσουν αυτήν την πρόκληση χρησιμοποιώντας έναν ειδικό συντονιστή για να ενισχύσουν τα ηχητικά κύματα και να τα μετατρέψουν σε κύματα πίεσης χαμηλότερης συχνότητας που θα μπορούσαν να συλληφθούν με ευαίσθητο μικρόφωνο.
"Τα δεύτερα ηχητικά κύματα ήταν τόσο αδύναμα που ήταν ελάχιστα ακουστικά, αλλά με την ενίσχυση τους, μπορέσαμε να τους ακούσουμε καθαρά", δήλωσε ο Andrei Kapustin, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Maryland και διευθυντής του Κοινού Κβαντικού Ινστιτούτου.
"Αυτή η ανακάλυψη είναι πολύ συναρπαστική, καθώς ανοίγει νέες δυνατότητες για τη μελέτη των ιδιοτήτων των υπερφυσικών και άλλων κβαντικών υγρών".
Η ομάδα των φυσικών, συμπεριλαμβανομένων των Turner και Kapustin, σχεδιάζει τώρα να χρησιμοποιήσει την τεχνική για να διερευνήσει τη συμπεριφορά του δεύτερου ήχου σε διαφορετικούς τύπους υλικών και τον τρόπο με τον οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία νέων τύπων συσκευών, όπως αισθητήρες εξαιρετικά ευαίσθητων και κβαντικών υπολογιστών.
Η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, το Γραφείο Ερευνών του Στρατού και το Ίδρυμα Alfred P. Sloan.
