Pada suhu paling hampir sedingin mungkin - merkuri (dengan bantuan helium cair) - membentuk keadaan yang disebut superkonduktiviti. Sehingga kini ...
Apabila dibawa ke dalam beberapa darjah sifar mutlak pada skala Kelvin (minus 273 Celsius atau minus 460 Fahrenheit), helium cair-4 berubah menjadi keadaan superfluid yang luar biasa. Ia berpusing, melengkung, dan kekurangan badan telah membingungkan para saintis selama hampir satu abad. Kini pasukan yang diketuai oleh ahli fizik University of Washington, menggunakan komputer super terkuat yang tersedia untuk sains terbuka, telah menyusun gambaran teori yang menjelaskan tingkah laku superfluid masa nyata. Cukup siapa pihak yang bertanggungjawab di sini? Cuba zarah subatom yang disebut fermion.
Wanita adalah sebahagian daripada persamaan semula jadi sebagai elektron, proton dan neutron ... sama seperti superfluida adalah sebahagian daripada bintang neutron. Berputar antara satu hingga 1,000 kali sesaat, bintang neutron - atau pulsar - permukaan superfluid bertindak jauh berbeza daripada rakannya di Bumi. Ketika kecepatan meningkat, ia membentuk serangkaian pusaran kecil yang mengelompok dalam pola segitiga ... yang seterusnya membentuk jalinan dalam struktur superfluid. "Apabila anda mencapai kelajuan yang betul, anda akan membuat satu pusaran di tengah," kata Bulgac. "Dan ketika anda meningkatkan kelajuan, anda akan meningkatkan jumlah pusaran. Tetapi ia selalu berlaku secara berperingkat. ”
Bolehkah sains mencipta semula? Ya. Model makmal yang menggunakan ruang vakum dan pancaran laser untuk membuat medan elektrik berintensiti tinggi telah berjaya menyejukkan sampel kecil, mungkin 1 juta atom, hingga suhu mendekati sifar mutlak. Kemudian "sudu laser" digunakan untuk mengaduk superfluid cukup cepat untuk membuat pusaran.
"Dalam mencoba memahami tingkah laku aneh, para saintis telah berusaha untuk membuat persamaan deskriptif, seperti yang mungkin mereka gunakan untuk menggambarkan tindakan berpusing dalam secangkir kopi ketika diaduk." Bulgac berkata. "Tetapi untuk menggambarkan tindakan dalam superfluid yang terbuat dari fermion, diperlukan banyak persamaan yang hampir tidak terbatas. Masing-masing menerangkan apa yang berlaku jika hanya satu pemboleh ubah - seperti halaju, suhu atau ketumpatan - diubah. Kerana pemboleh ubah dihubungkan, jika satu berubah, yang lain juga akan berubah. "
Salah satu cabaran utama dalam merumuskan hipotesis matematik adalah jumlah daya pengkomputeran yang diperlukan untuk mengatasi masalah dengan sejumlah perubahan berubah yang mencapai 1 trilion atau lebih. Jadi bagaimana mereka melakukannya? Pasukan ini menggunakan komputer JaguarPF di Oak Ridge National Laboratory di Tennessee, salah satu superkomputer terbesar di dunia, selama 70 juta jam, yang memerlukan hampir 8,000 tahun pada komputer peribadi satu teras (JaguarPF mempunyai hampir seperempat -juta teras). Cubalah sejukkan!
"Ini memberitahu anda kerumitan pengiraan ini dan betapa sukarnya ini," kata Bulgac. Untuk menjadikan perkara menjadi lebih rumit, semakin cepat superfluid diaduk menyebabkan ia kehilangan sifatnya - tetapi tidak secepat yang dihipotesiskan. "Karya ini bermaksud bahawa penyelidik dapat 'sampai tahap tertentu' mengkaji sifat bintang neutron menggunakan simulasi komputer." Bulgac berkata. "Ini juga membuka arah penyelidikan baru dalam fizik atom sejuk."
Dan lebih banyak kerja rumah dari pihak kami.
Sumber Kisah Asal: University of Washington.
