Na gotovo najhladnijoj mogućoj temperaturi - živa (uz pomoć tekućeg helija) - tvori stanje koje se naziva superprovodljivost. Do sada…
Kad se dovede do nekoliko stupnjeva apsolutne nule na Kelvinovoj skali (minus 273 Celzija ili minus 460 Fahrenheita), tekući helij-4 pretvara se u izvanredno superfluidno stanje. Zakreće se, kovrčava, a nedostatak tijela zbunjuje znanstvenike gotovo stoljeće. Sada je tim koji predvodi fizičar sa Sveučilišta u Washingtonu, koristeći najmoćniji superračunalo koji je dostupan za otvorenu znanost, pripremio teoretsku sliku koja objašnjava ponašanje suvišne tekućine u stvarnom vremenu. Samo tko je ovdje odgovorna stranka? Pokušajte sa subatomskim česticama koje se nazivaju fermioni.
Femije su dio prirodne jednadžbe kao i elektroni, protoni i neutroni ... baš kao što su superfluidi dio neutronskih zvijezda. Zakretajući se između jednog i 1000 puta u sekundi, neutronske zvijezde - ili pulsari - superfluidna površina djeluje znatno drugačije nego njegov kolega ovdje na Zemlji. Kako se brzina povećava, formira niz malih vrtloga koji se grupiraju u trokutni uzorak… koji zauzvrat tvore pletenicu unutar strukture superfluida. "Kad dostignete ispravnu brzinu, stvorit ćete jedan vrtlog u sredini", rekao je Bulgac. „I kako povećavate brzinu, povećat ćete broj vrtloga. Ali uvijek se događa u koracima. "
Može li ga znanost ponovo stvoriti? Da. Laboratorijski modeli koji pomoću vakuumske komore i laserske zrake stvaraju električno polje visokog intenziteta uspjeli su ohladiti mali uzorak, možda 1 milijun atoma, na temperaturama blizu apsolutne nule. Tada se koristi "laserska žlica" kako bi se višak tekućine miješao dovoljno brzo da stvori vrtloge.
"Pokušavajući razumjeti neobično ponašanje, znanstvenici su pokušali osmisliti opisne jednadžbe, poput onih koje bi mogle upotrijebiti za opis okretnog djelovanja u šalici kave dok se miješa." Rekao je Bulgac. „Ali da bi se opisala radnja u višku napravljenom od fermiona, potreban je gotovo neograničen broj jednadžbi. Svaka opisuje što se događa ako se promijeni samo jedna varijabla - poput brzine, temperature ili gustoće. Budući da su varijable povezane, ukoliko jedne promijene, promijenit će se i druge. "
Jedan od glavnih izazova pri formuliranju matematičke hipoteze je količina računalne snage koja bi bila potrebna da bi se riješio problem s nizom promjenjivih promjena koje su dosegle 1 trilijuna ili više. Pa kako su to učinili? Tim je koristio računalo JaguarPF u Nacionalnoj laboratoriji Oak Ridge u Tennesseeju, jednom od najvećih superračunala na svijetu, za ekvivalent od 70 milijuna sati, što bi za jednojezgreno osobno računalo trebalo gotovo 8000 godina (JaguarPF ima gotovo četvrtinu -milion jezgara). Pokušajte to ohladiti!
"To vam govori o složenosti tih izračuna i koliko je ovo teško", rekao je Bulgac. Da stvar bude još složenija, brži miješanje suvišne tečnosti uzrokuje da izgubi svoja svojstva - ali ne tako brzo kao što se pretpostavlja. "Rad znači da istraživači mogu" do određene mjere "proučavati svojstva neutronske zvijezde pomoću računalnih simulacija." Rekao je Bulgac. . “Također otvara nove pravce istraživanja u fizici hladnog atoma.“
I još domaćih zadaća s naše strane.
Izvorni izvor priče: Sveučilište u Washingtonu.
