Cu toate acestea, cercetătorii au făcut un lucru original - au creat cristale de heliu în condiții de greutate, care au fost create la bordul unui avion cu reacție.
Înainte de a începe povestea unor cristale solide de heliu, trebuie să ne amintim de ce au nevoie în general de un om de știință. După cum știm, printre diferitele stări agregate ale materiei, altele decât cele lichide, solide și gazoase, există și unul care se numește condensul Bose-Einstein. Într-o astfel de stare substanța constă nu din molecule și atomi, ci de bosoni răciți la temperaturi aproape de zero absolută.
Una dintre cele mai interesante proprietăți ale condensat Bose-Einstein este superfluid - o afecțiune în care are o viscozitate de la zero, adică la trecerea prin găuri diferite sau pur și simplu pe suprafața dintre frecarea nu apare. Înțelegi că această proprietate poate fi foarte utilă. În plus, se demonstrează că, într-o stare superfluidă, substanțele pot fi, de asemenea, superconductori de temperatură înaltă.
Pe scurt, dacă oamenii de știință ar putea traduce fără probleme substanțele cunoscute într-o stare superfluidă, multe probleme ar putea fi rezolvate. Problema este însă că este dificil să o faceți. În același timp, în anii șaizeci ai secolului trecut, sa sugerat că unele corpuri solide, în special cele care formează cristale, pot avea superfluiditate. Și primii candidați pentru rolul acestora au fost numiți cristale heliu solide, care se formează la o presiune de peste 25 atmosfere.
Cu toate acestea, această direcție a fost recunoscută ca fiind neprofitabilă - faptul că este dificil să se lucreze cu rubidiu. Desi este cel mai frecvent in crusta este de aproximativ 20 de loc (cum ar fi cupru, nichel și zinc), dar natura acestui metal există într-o stare dispersă fără să formeze propriile minerale și întâlnire, în principal, împreună cu alte elemente alcaline, de exemplu, potasiu. Adică, este destul de dificil să extrageți, ceea ce face ca toate cercetările să fie foarte scumpe.
Din această cauză, oamenii de știință au decis din nou să se întoarcă la heliul iubit. Dar, pentru a-și investiga proprietatea asupra superfluidității în stare solidă, este mai întâi necesar să crească aceleași cristale. În principiu, acest lucru nu este dificil - pentru asta, tot ce aveți nevoie este să creați o presiune mai mare de 25 de atmosfere și să scăpați temperatura la -272 de grade Celsius. Sa demonstrat în repetate rânduri că într-un astfel de "congelator" cristalul este format în aproape câteva secunde. Cu toate acestea, există un "mai mult": când cristalele de heliu cresc în prezența gravitației, ele se deformează ușor. Și acest lucru afectează puternic toate proprietățile lor, inclusiv superfluiditatea.
Și recent oamenii de știință din Japonia au propus o modalitate foarte originală de a face față acestei probleme - trebuie doar să crești cristale în greutate! Și nu este necesar să facem acest lucru în spațiu - cercetătorii au folosit pentru experimentele lor un avion mic. Într-adevăr, în anumite traiectorii de mișcare, de exemplu, un zbor parabolic, avionul este capabil să imponderabilitate timp de 20 de secunde, ceea ce este suficient pentru a se dezvolta normal de cristal. Ca rezultat, peste 20 de ore de zbor, fizicienii au reușit să efectueze cât mai multe opt experimente!
Experimentele au fost după cum urmează: mai întâi au fost crescute de cristalele primare standard și apoi a stropit-le „picături“ de heliu 4, care era deja în stare superfluid. Toate acestea s-au întâmplat într-un frigider special de bord. cristale mari heliu plasat în camera sa de înaltă presiune mai scăzută, și apoi zdrobit val lor acustic pentru a rupe în bucăți mici. După ce a fost pulverizat cu superfluid heliu-4, cristale mai mici, se topesc și în creștere mare rapid, ajungând în final o dimensiune de aproximativ 10 mm.
Ca rezultat, cercetătorii au putut observa pe deplin procesul de formare a cristalelor. Este interesant faptul că arăta ca un fenomen numit Ostwald maturizare. Acesta poate fi văzut în înghețata în viața obișnuită: în timp, cristale de gheață mai mari atașat la mici în prezent, și în cele din urmă întregul produs devine greu si crocanta. Dar, în acest caz, maturarea Oswald este destul de lentă, dar cu heliu efectul sa dovedit a fi foarte rapid - procesul a durat câteva secunde.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: