En 100-årig gåta får sin lösning
Fysiker vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) har för första gången direkt observerat det mystiska fenomenet ”andra ljudet” – en form av värmeöverföring där värme rör sig som en våg, likt ljudvågor, snarare än att spridas diffust. Detta fenomen har varit teoretiskt känt sedan 1938 men har aldrig tidigare fångats på bild.(New Atlas, Live Science)
Vad är ”andra ljudet”?
I vanliga material sprids värme genom diffusion: den rör sig från varma till kalla områden och jämnar ut temperaturen över tid. Men i vissa exotiska tillstånd av materia, som superfluider, kan värme istället propagera som en våg. Detta kallas ”andra ljudet” eftersom det liknar hur ljudvågor (det ”första ljudet”) rör sig genom ett medium.(Live Science)
Superfluider är vätskor som, vid extremt låga temperaturer nära den absoluta nollpunkten, uppvisar ovanliga egenskaper som att flöda utan viskositet. I dessa tillstånd kan värme röra sig som en våg snarare än att spridas ut jämnt.(New Atlas)
Genombrottet vid MIT
För att observera detta fenomen använde MIT-forskarna en gas av litium-6-atomer kyld till nära absoluta nollpunkten, vilket skapade ett superfluidt tillstånd. Genom att använda en ny teknik för värmeavbildning kunde de visualisera hur värme pulserade fram och tillbaka i gasen, likt ljudvågor som studsar i en behållare.(ScienceAlert)
Richard Fletcher, en av forskarna bakom studien, förklarade:(New Atlas)
”Det är som om du hade en tank med vatten och gjorde ena halvan nästan kokande. Om du sedan tittade, skulle vattnet själv se helt lugnt ut, men plötsligt är den andra sidan varm, och sedan är den andra sidan varm, och värmen går fram och tillbaka, medan vattnet ser helt stilla ut.”(New Atlas)
Betydelsen av upptäckten
Att direkt observera ”andra ljudet” ger nya insikter i hur värme kan transporteras i kvantmaterial. Detta kan ha betydelse för förståelsen av värmeöverföring i högtemperatursupraledare och i extrema astrofysiska objekt som neutronstjärnor, där liknande superfluidt beteende tros förekomma.(arXiv, MIT Nyheter)
Dessutom kan denna förståelse leda till utvecklingen av nya teknologier för effektiv värmehantering i avancerade material och elektroniska system.
Sammanfattning
Forskare vid MIT har för första gången direkt observerat ”andra ljudet”, där värme rör sig som en våg genom en superfluid. Denna upptäckt, som löser en nästan 100-årig vetenskaplig gåta, öppnar nya möjligheter för forskning inom kvantfysik och materialvetenskap, med potentiella tillämpningar inom supraledning och astrofysik.(MIT Nyheter)
Källor
- Live Science: Physicists capture ’second sound’ for the first time — after nearly 100 years of searching
- MIT News: MIT physicists capture the first sounds of heat “sloshing” in a superfluid
- Popular Mechanics: Scientists Confirm the Incredible Existence of ’Second Sound’(Live Science, MIT Nyheter, Popular Mechanics)
Kategorier
- Fysik: Artikeln handlar om ett grundläggande fysikaliskt fenomen som rör värmeöverföring på kvantnivå.
- Matematisk vetenskap: Förståelsen av ”andra ljudet” involverar avancerade matematiska modeller och teorier inom termodynamik och kvantmekanik.
Extra taggar
- Kvantfysik: Fenomenet är direkt kopplat till kvantmekaniska egenskaper hos superfluider.
- Supraledning: Insikter från studien kan tillämpas på förståelsen av supraledande material.
- Astrofysik: Resultaten kan bidra till förståelsen av värmeöverföring i neutronstjärnor och andra kosmiska objekt.(Popular Mechanics, MIT Nyheter)
