В квантовых жидкостях обнаружили необычные звуковые волны — Naked Science
5 минут
Редакция

В квантовых жидкостях обнаружили необычные звуковые волны

Ученые продемонстрировали необычное свойство одномерных квантовых жидкостей – они способны поддерживать гибридную звуковую волну, чего не может ни одна другая жидкость.

quantumliquid1
©Wikipedia

Обычные звуковые волны – маленькие колебания плотности – могут распространяться по всем жидкостям, заставляя молекулы в последних равномерно сжиматься. Теперь физики теоретически продемонстрировали, что в одномерных квантовых жидкостях может распространяться не один, а два типа звуковых волн. Оба типа волн движутся на приблизительно одинаковой скорости, но являются комбинацией волн плотности и температурных волн.

 

Физики Константин Матвеев из Аргоннской национальной лаборатории и Антон Андреев из Вашингтонского университета в Сиэттле опубликовали доклад о гибридных звуковых волнах в квантовых жидкостях в недавнем выпуске журнала Physical Review Letters.

 

«Одномерные жидкости обладают удивительными квантовыми свойствами, которые десятилетиями изучают физики, – сказал Матвеев в интервью порталу Phys.org. – Совершенно неожиданно нам удалось показать, что даже такой принципиально классический феномен, как звук, также очень необычен в этих жидкостях. Наша работа подразумевает, что даже на простейшие, классические свойства жидкости может сильно воздействовать их квантовая природа».

 

Несмотря на то, что классические жидкости в общем поддерживают только один тип звуковой волны (волну плотности), жидкий гелий является исключением. Будучи сверхтекучей жидкостью, жидкий гелий может течь без трения, что позволяет ему течь вверх по стенкам контейнера, не говоря о других его необычных свойствах. В отличие от классических жидкостей, сверхтекучий гелий поддерживает два типа звуковых волн – волну плотности и температурную волну, распространяющихся с разной скоростью.

 

Как объясняют физики, в некотором смысле одномерные квантовые жидкости очень похожи на сверхтекучий гелий, так как оба типа жидкостей поддерживают два типа звуковых волн. Однако, во всем остальном они очень сильно различаются: вместо того, чтобы одна волна оставалась волной плотности, а другая – температурной волной, обе звуковые волны совмещают свойства волн плотности и температуры. Эта гибридная природа звуковых волн в одномерных квантовых жидкостях отличается от природы звуковых волн во всех других жидкостях, включая жидкий гелий. Вдобавок, ученые показали, что обе волны распространяются на почти одинаковых скоростях, отличие которых определяется температурой.

 

В будущем физики надеются, что эти гибридные звуковые волны получится экспериментально продемонстрировать в длинных квантовых проводах и атомных ловушках, в которых существуют одномерные квантовые жидкости.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 21:25
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

Позавчера, 19:01
8 минут
Мария Азарова

Математическое моделирование позволило подсчитать, что большинство случаев тяжелого течения коронавирусного заболевания и госпитализаций по этой причине в США оказались связаны с одним из четырех кардиометаболических нарушений, а главным образом — с ожирением.

Позавчера, 20:48
5 минут
Мария Кривоченко

Ученые создали компьютерную сеть, которая имитирует человеческий мозг. Благодаря ей удалось выяснить, как человек обрабатывает движущиеся изображения, и понять, как появляются оптические иллюзии.

Позавчера, 21:25
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

Позавчера, 19:01
8 минут
Мария Азарова

Математическое моделирование позволило подсчитать, что большинство случаев тяжелого течения коронавирусного заболевания и госпитализаций по этой причине в США оказались связаны с одним из четырех кардиометаболических нарушений, а главным образом — с ожирением.

Позавчера, 20:48
5 минут
Мария Кривоченко

Ученые создали компьютерную сеть, которая имитирует человеческий мозг. Благодаря ей удалось выяснить, как человек обрабатывает движущиеся изображения, и понять, как появляются оптические иллюзии.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

2 февраля
44 минуты
Александр Березин

В научном журнале The Lancet появились итоги клинических испытаний «Спутника-V», и на первый взгляд эта публикация — триумф. Российская вакцина показала эффективность выше, чем у Pfizer и Moderna. Увы, на этом хорошие новости закончились. Плохих две.

Позавчера, 21:25
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: