Was ist Superfluid?

Superfluid ist eine Phase der Angelegenheit fähig zu ohne Energieverlust endlos fließen. Dieses Eigentum bestimmter Isotope wurde von Pyotr Leonidovich Kapitsa, von John F. Allen und von Don Misener 1937 entdeckt. Es ist bei den sehr niedrigen Temperaturen mit mindestens zwei Isotopen Helium, einem Isotop Rubidium und einem Isotop Lithium erzielt worden.

Superfluid kann eine Flüssigkeit oder ein Gas, aber nicht ein Körper sein. Z.B. ist Gefrierpunkt des Heliums 1K (Kelvin) und 25 Atmosphären Druck, das niedrigste jedes möglichen Elements, aber die Substanz fängt an, superfluid Eigenschaften an 2K ungefähr aufzuweisen. Der superfluid Phasenübergang tritt auf, wenn alle konstituierenden Atome einer Probe anfangen, den gleichen Quantenzustand zu besetzen. Dieser Übergang geschieht, wenn die Atome sehr nah zusammen gesetzt werden und unten soviel abgekühlt, dass ihre Quantenwellenfunktionen anfangen zu überschneiden und die Atome ihre einzelnen Identitäten verlieren und eher wie ein einzelnes Super-atom als eine Anhäufung der Atome sich benehmen.

Ein Begrenzungsfaktor, auf dem Materialien Superfluidity aufweisen können und dem nicht können, ist, dass das Material Kälte sehr sehr sein muss (<4k>

Weil nur Bosons ein Bose-Einsteinkondensat bereitwillig werden können, müssen Fermions mit einander zuerst oben zusammenpassen, um superfluid zu werden. Dieser Prozess ist der Fassbinderpaarung der Elektronen ähnlich, die in den Supraleitern auftritt. Wenn zwei Atome mit ungeraden Zahlen der Nukleonen oben mit einander zusammenpassen, besitzen sie zusammen eine gerade Zahl der Nukleonen und fangen an, sich wie die Bosons zu benehmen und zusammen kondensieren in einen superfluid Zustand. Dieses wird ein Fermionkondensat genannt und auftaucht nur auf der Temperaturstufe M-(milliKelvin) eher als an einigen Kelvins. Der Schlüsselunterschied zwischen dem Atom, das in superfluid zusammenpassen und dem Elektron, das in einem Supraleiter zusammenpaßt, ist, dass die Atompaarung durch Quantendrehbeschleunigungfluktuationen eher als durch Austausch des Phonons (Vibrationsenergie) vermittelt wird.

Superfluids haben einige eindrucksvolle und einzigartige Eigenschaften, die sie von anderen Formen der Angelegenheit unterscheiden. Weil superfluids keine interne Viskosität haben, besteht eine Turbulenz, die innerhalb superfluid gebildet wird, für immer weiter. Superfluid hat null thermodynamische Entropie und endlose die Wärmeleitfähigkeit und bedeutet, dass kein Temperaturdifferenzial zwischen zwei superfluids oder zwei Teilen von den superfluid selben existieren kann. Eine superfluid Dose auch einem Behälter in einer ein-Atom-starken Schicht heraus oben und aus klettern, wenn der Behälter nicht versiegelt wird. Ein herkömmliches Molekül, das innerhalb superfluid eingebettet wird, kann mit der vollen Rotationsfreiheit sich bewegen und wie ein Gas sich benehmen. Andere interessante Eigenschaften können zukünftig entdeckt werden.

Die meisten so genannten superfluids sind nicht reine superfluids aber tatsächlich eine Mischung eines flüssigen Bestandteils und des superfluid Bestandteils. Die möglichen Anwendungen von superfluids sind nicht so aufregend und weit reichend wie die der Supraleiter, aber Verdünnungkühlräume und -spektroskopie sind zwei Bereiche, in denen superfluids Gebrauch gefunden haben. Möglicherweise ist die interessanteste Anwendung von superfluids heute lediglich pädagogisch und zeigt, wie Quanteneffekte in der Skala unter bestimmten extremen Bedingungen makroskopisch werden können.