北京時(shí)間 9 月 28 日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，在冰冷稠密的氦 - 3 超流體介質(zhì)中，科學(xué)家近日有了意外發(fā)現(xiàn)。穿過該介質(zhì)的異物可以超越臨界速度限制，而不會(huì)破壞脆弱的超流體本身。
由于這與我們對(duì)超流體的理解互相矛盾，這帶來了一個(gè)難題。但是現(xiàn)在，通過重新創(chuàng)建和研究這一現(xiàn)象，物理學(xué)家已經(jīng)弄清楚其中緣由。超流體中的粒子會(huì)附著在異物上，阻止異物與大部分超流體進(jìn)行相互作用，因而也避免了破壞超流體。
英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)的物理學(xué)家薩利姆 · 奧蒂說：“對(duì)于穿過其中的鋼絲棒而言，氦 - 3 超流體仿佛是真空般存在，盡管實(shí)際上它是相對(duì)稠密的液體。但其中沒有一點(diǎn)阻力。這個(gè)非常有趣?！?/p>
超流體是一種黏度為零、摩擦也為零的流體，因此流動(dòng)時(shí)也不會(huì)損失動(dòng)能。氦 - 4 玻色子可以相對(duì)容易地成為超流體。當(dāng)溫度控制得恰到好處，只比絕對(duì)零度高一點(diǎn)點(diǎn)的時(shí)候，氦 - 4 玻色子可以放緩速度以重疊形成高密度的原子團(tuán)，該原子團(tuán)可以充當(dāng)一個(gè) “超原子”。
但是，這些 “超原子”只是超流體的一種。另一種超流體則基于玻色子的同胞——費(fèi)米子。費(fèi)米子是包括原子構(gòu)造塊（如電子和夸克）的粒子。
冷卻到一定溫度以下后，費(fèi)米子會(huì)結(jié)合在一起，形成所謂的庫(kù)珀對(duì)。每個(gè)庫(kù)珀對(duì)由兩個(gè)費(fèi)米子組成，這兩個(gè)費(fèi)米子共同形成一個(gè)符合玻色子。這些庫(kù)珀對(duì)的行為與玻色子幾乎一模一樣，因此也可以形成超流體。
然后，該研究團(tuán)隊(duì)利用氦 - 3 制造出費(fèi)米超流體。氦 - 3 是一種稀有的氦同位素，比氦少了一個(gè)中子。當(dāng)冷卻到只比絕對(duì)零度（-273.15 攝氏度）高幾個(gè)毫開爾文溫度時(shí)，氦 - 3 會(huì)形成庫(kù)珀對(duì)。
這些超流體非常脆弱。若物體超過一定速度（臨界 Landau 速度）穿過該超流體的話，其中的庫(kù)珀對(duì)就會(huì)分裂。
然而，在 2016 年的一篇論文中，蘭開斯特大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，一根鋼絲棒可以以高于臨界速度的速度穿過氦 - 3 超流體，而不會(huì)破壞庫(kù)珀對(duì)。
在他們的后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，研究人員還測(cè)量了使鋼絲棒穿過超流體所需的力。當(dāng)鋼絲棒開始移動(dòng)時(shí)，他們測(cè)得十分微小的推力；但是一旦鋼絲棒移動(dòng)起來，保持鋼絲棒移動(dòng)的力就變?yōu)榱肆?。?jiǎn)言之就是，輕輕一推，鋼絲棒就會(huì)動(dòng)起來。
研究團(tuán)隊(duì)最后總結(jié)說，初始力來自鋼絲棒周圍運(yùn)動(dòng)的庫(kù)珀對(duì)，以適應(yīng)變化狀態(tài)，這些庫(kù)珀對(duì)從而對(duì)鋼絲棒施加了一點(diǎn)點(diǎn)的啟動(dòng)力。但是，之后，鋼絲棒便可以自由移動(dòng)，仿佛披上了庫(kù)珀對(duì)的偽裝外衣一般。
“通過使鋼絲棒改變運(yùn)動(dòng)方向，我們可以得出結(jié)論，即哪怕鋼絲棒的速度很好，該鋼絲棒也可以借助覆蓋在其上的粒子隱藏在超流體中，”蘭開斯特大學(xué)的物理學(xué)家艾什 · 詹寧斯說。
這一新發(fā)現(xiàn)可能會(huì)帶來一些有趣的啟發(fā)。
費(fèi)米超流體可用于制造超導(dǎo)體，而超導(dǎo)體仍在研究中，是量子計(jì)算機(jī)的重要組成部分。了解超流體的性質(zhì)有助于我們更接近制造超導(dǎo)體的目標(biāo)。
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