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超冷超流体中的应力和流动

超冷超流体中的应力和流动

只有在接近绝对零度的温度下才会形成的超流体,具有独特的、在某些方面甚至是奇异的力学特性。苏格兰爱丁堡赫瑞瓦特大学光子学和量子科学研究所的Yvan Buggy和他的同事们已经开发出一种新的量子力学模型,来描述这些液体在杂质周围流动时是如何变形的。这项研究发表在EPJ D杂志上。

假设你开始搅拌一杯茶,五分钟后再来搅拌,发现茶还在循环。就其本身而言,这显然是不可能的,但如果你能搅拌一杯超冷的液体,这就是会发生的事情。在-270°c以下,也就是说,只比可能的最低温度高几度,绝对零度,液体变成了超流体:一种没有粘度的奇怪物质,因此流动时不会失去动能,沿着表面和容器壁爬行,并继续绕着顶点无限旋转。

超流体之所以具有这些特性,是因为它们的许多原子都处于最低能量状态,因此量子力学特性优于经典力学特性。因此,它们提供了一个独特的机会,在宏观层面上研究量子现象,如果在极端条件下。在这项研究中,Buggy和他的同事使用量子力学基本方程来计算这种超冷超流体在势能变化下的应力和流动。结果表明,在没有杂质的情况下,流体流动是稳定的、均匀的。但是,如果存在杂质,流体将在杂质附近发生变形。

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