소용돌이와 함께 회전하는 초 유체 가스가 피어싱으로 뚫었습니다. 이미지 크레디트 : MIT. 클릭하면 확대됩니다.
MIT 과학자들은 물리학 자들 사이에서 과열 된 종말을 가져왔다. 그들은 고온 초 유체를 보여주는 원자의 가스 인 새로운 유형의 물질을 처음으로 만들었다.
Nature의 6 월 23 일자에보고 된 그들의 연구는 금속에서 전자의 초전도성과 밀접한 관련이있다. MIT 그룹의 수장이며 John D. MacArthur 인 노벨상 수상자 인 Wolfgang Ketterle은 초 유체의 관찰은 자석, 센서 및 에너지 효율적인 전기 수송을위한 광범위한 응용 분야를 가진 고온 초전도성에 관한 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있다고 말했다. 물리학 교수.
MIT-Harvard Center for Ultracold Atoms의 책임자 인 Dan Kleppner는 초 유체 가스를 매우 명확하게 보는 것이 극적인 단계라고 말했다.“이것은 초 유체를위한 흡연 총이 아닙니다. 대포입니다.”
몇 년 동안, 전 세계 연구 그룹은 새로운 형태의 초 유체를 찾는 궁극적 인 목표로 소위 fermionic 원자의 차가운 가스를 연구 해 왔습니다. 초 유체 가스는 저항없이 흐를 수 있습니다. 회전 할 때 일반 가스와 명확하게 구분할 수 있습니다. 일반 가스는 일반 물체처럼 회전하지만 초 유체는 미니 토네이도와 유사한 소용돌이를 형성 할 때만 회전 할 수 있습니다. 이것은 구멍이 미니 토네이도의 핵심 인 스위스 치즈의 모양을 회전하는 초 유체를 제공합니다. 대학원생 인 Martin Zwierlein은 4 월 13 일 저녁에 팀이 초 유체 가스를 처음 보았을 때,“와류의 첫 번째 그림이 컴퓨터 화면에 나타나는 것을 볼 때 정말 놀라웠습니다. 거의 1 년 동안이 팀은 자기장과 레이저 빔을 매우 둥글게 만들어서 가스를 회전시킬 수 있도록 노력해 왔습니다. Zwierlein은“완벽하게 둥글게하기 위해 바퀴의 융기 부분을 연마하는 것과 같습니다.
“초 유체와 초전도체에서 입자는 록 스텝으로 움직입니다. 그것들은 하나의 큰 양자 역학적 파동을 형성합니다.”라고 Ketterle은 설명했다. 이러한 움직임은 초전도체가 저항없이 전류를 전달할 수있게한다.
MIT 팀은이 초 유체 와류를 극저온에서 볼 수 있었는데, 그 이유는 Fermionic gas가 절대 영점 (-273도 또는 -459도)에 매우 가까운 약 500 억분의 켈빈으로 냉각되었을 때였 다. Ketterle은“50 나노 켈 고온 초 유체에서 초 유체라고 부르는 것은 이상하게 들릴지 모르지만 중요한 것은 입자의 밀도에 의해 온도가 정상화되는 것입니다. "우리는 지금까지 가장 높은 온도를 달성했습니다." 금속의 전자 밀도까지 확장 된 원자 가스의 초 유체 전이 온도는 실온보다 높습니다.
Ketterle의 팀 멤버는 MIT 대학원생 Zwierlein, Andre Schirotzek 및 Christian Schunck이며, 모두 Ultracold Atoms 센터 회원이자 전 대학원생 Jamil Abo-Shaeer입니다.
연구팀은 3 개의 양성자, 3 개의 중성자 및 3 개의 전자를 포함하는 리튬 -6 동위 원소에서 fermionic superfluidity를 관찰했다. 총 구성 성분의 수가 홀수이므로 리튬 -6은 fermion입니다. 레이저 및 증발 냉각 기술을 사용하여 가스를 절대 영에 가깝게 냉각했습니다. 그런 다음 적외선 레이저 빔의 초점으로 가스를 가두 었습니다. 적외선의 전기장과 자기장은 원자를 제자리에 고정시켰다. 마지막 단계는 가스 주위에 녹색 레이저 빔을 회전시켜 회전시키는 것입니다. 구름의 그림자 그림은 초 유체 행동을 보여 주었다. 구름은 각각 대략 같은 크기의 소용돌이로 배열되었다.
이 연구는 입자가 응축되어 하나의 큰 파도로 작용하는 물질의 한 형태 인 MIT 그룹의 초기 Bose-Einstein 응축 물 생성을 기반으로합니다. 알버트 아인슈타인 (Albert Einstein)은 1925 년에이 현상을 예측했습니다. 과학자들은 후에 보스-아인슈타인 (Bose-Einstein) 응축과 초 유체가 밀접하게 관련되어 있음을 깨달았습니다.
2003 년 11 월 볼더 (Boulder)의 콜로라도 대학 (University of Colorado), 오스트리아 인스부르크 (Innsbruck) 대학 및 MIT에서 독립적 인 팀에 의해 분자가 느슨하게 결합 된 결합 쌍의 페르미온의 보스-아인슈타인 응축. 그러나 Bose-Einstein 응축을 관찰하는 것은 초 유체를 관찰하는 것과 다릅니다. 이 그룹과 파리, 듀크 대학교, 라이스 대학교의 Ecole Normale Superieure에서 더 많은 연구가 이루어졌지만 초 유동성에 대한 증거는 모호하거나 간접적이었다.
MIT에서 생성 된 초 유체 Fermi 가스는 또한 초 우주에 존재했던 고체 초전도체, 중성자 별 또는 쿼크-글루온 플라즈마와 같은 훨씬 밀도가 높은 형태의 Fermionic 물질의 특성을 연구하기 위해 쉽게 제어 가능한 모델 시스템으로 사용할 수 있습니다.
MIT 연구는 국립 과학 재단, 해군 연구소, NASA 및 육군 연구소에서 지원했습니다.
원본 출처 : MIT 뉴스 릴리스
