נוזל-על

מתוך המכלול, האנציקלופדיה היהודית
(הופנה מהדף על נוזל)
קפיצה לניווט קפיצה לחיפוש

נוזל-על (או לפעמים על-נוזל) הוא נוזל המאופיין בהיעדרות מוחלטת של צמיגות. כלומר, אם יוּנח בלולאה סגורה - יוכל לזרום עד אין סוף - בגלל היעדר חיכוך בין חלקיקי החומר. מצב צבירה זה נתגלה על ידי פיוטר ליאונידוביץ' קפיצה, ג'ון אלן ודון מיסנר בשנת 1937.

אף על פי שמצב זה התגלה לראשונה בהליום נוזלי, יש לו גם השלכות באסטרופיזיקה, פיזיקה של אנרגיות גבוהות, ובתאוריות כבידה קוונטית. התופעה קשורה בעיבוי בוז-איינשטיין אך אינה זהה לו, קרי ייתכן נוזל-על שאינו עיבוי בוז-איינשטיין ועיבוי בוז-איינשטיין שאינו נוזל-על.

הליום II "יזחל" על משטחים כדי להשוות את רמתו בשני כלי הקיבול כך שלאחר זמן מה הרמות בשני המכלים ישתוו. כמו כן יְצַפֶּה ציפוי רולין(באנגלית) את פנימו של המיכל הגדול, שאם לא יאטם, "יזחל" ההליום II החוצה ויתנדף.
ההליום הנוזלי בשלב של נוזל-על. כל עוד הוא בשלב נוזלות-על, ההליום הנוזלי יטפס במעלה הכוס בצורת קרום דק. לאחר מכן יגלוש על הצד החיצון וייצור טיפה אשר תיפול על הנוזל שלמטה. אז תיווצר טיפה נוספת וחוזר חלילה עד שהכוס תתרוקן.

נוֹזְלוּת-על של הליום-4

ערך מורחב – נוזלות-על של הליום-4(אנגלית)

תופעת נוזלות-העל בהליום נוזלי התגלתה בידי פיוטר קפיצה וג'ון אלן (John F. Allen). מאז הוסברה תופעה זו באמצעות תאוריות פנומונולוגיות ותצפיות מיקרוסקופיות. לדוגמה, הליום-4 יהפך לנוזל-על כאשר הטמפרטורה שלו נמוכה במקצת מ-2.2 קלווין (270.95°-  מעלות צלזיוס).
מעבר זה לנוזלות-על בהליום-4 מתרחש בטמפרטורה גבוהה מזו בה הוא מתרחש בהליום-3. כל אטום של הליום-4 הוא בוזון כיוון שיש לו ספין 0. הליום-3, לעומת זאת, הוא פרמיון היכול ליצור בוזונים רק על ידי זיווג בטמפרטורות נמוכות בהרבה. תהליך זה דומה לתהליך של זיווג אלקטרונים במוליכות-על.[1] [2]

אטומי גז בטמפרטורה נמוכה מאוד

תופעת נוֹזְלוּת-העל בגז פרמיוני בטמפרטורה נמוכה מאוד הוּכחה בניסוי של וולפגנג קטרלה וצוותו שצפו במערבולת קוונטית ב-6Li בטמפרטורה של 50 nK (אפריל 2005, המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס).[3][4]
מערבולות כאלו נצפו כבר בשנת 2000 בגז בוזוני של 87Rb בטמפרטורה נמוכה מאוד[5] ולאחרונה גם בגזים דו-ממדיים.[6]
עוד ב-1999 יצרה לנה האו עיבוי כזה תוך שימוש באטומי נתרן להאטת אור[7] ולאחר מכן לעצירתו המוחלטת.[8] צוותה השתמש לאחר מכן במערכת זו של אור דחוס[9] כדי ליצור את מקבילת נוזלות-העל של גלי הלם וסופות טורנדו: "תוצאתם של עירורים דרמטיים אלו היא יצירתם של סוליטונים שבתורם דועכים לתוך מערבולת קוונטית — שנוצרו בשיווי משקל רעוע מאד, בזוגות של עירבול מנוגד — ובכך מגלים ישירות את תהליך ההתפרקות של נוזל-על בעיבויי בוז-איינשטיין. בשימוש במחסומי אור כפולים נוכל לייצר התנגשויות מבוקרות בין גלי הלם שתוצאתן הבלתי צפויה לחלוטין היא עוררויות לא-ליניאריות. צפינו במבנים היברידיים המורכבים מטבעות מערבולת המקובעות בקליפות סוליטוניות אפלות. טבעות המערבולת מתנהגות כ'מדחפים מדומים' המובילים לדינמיקת עוררות עשירה ביותר."[10]

נוזלי-על באסטרופיזיקה

הרעיון שנוזלי-על מתקיימים בתוך כוכבי נייטרונים הוצע לראשונה על ידי ארקדי מגדל,[11][12] באנלוגיה לאלקטרונים בתוך מוליך-על היוצרים זוגות קופר בתגובה להידוד רשת האלקטרונים, צפוי שהנוקליאונים בכוכב הנייטרונים כאשר הם בצפיפות גבוהה וטמפרטורה נמוכה מספיק, יוכלו אף הם ליצור זוגות קופר בשל הכח המושך הגרעיני ארוך הטווח, ויובילו לנוזלות-על ומוליכות-על.[13]

נוזלות-על בפיזיקה של אנרגיות גבוהות וכח משיכה קוונטי

ערך מורחב – תאוריית הריק כנוזל-על (אנגלית)

תאוריית הריק כנוזל-על היא גישה בפיזיקה תאורטית ובמכניקת הקוונטים שבה רואים את הריִק הפיזי כנוזל-על.
מטרתה הסופית של גישה זו היא לפתח דגמים מדעיים שיאחדו את מכניקת הקוונטים (המתארת שלושה מארבעת יחסי הגומלין הידועים) עם הכבידה. כך הופכת תאוריית הריק כנוזל-על למועמדת לתאוריית כח-כבידה קוונטי ולהרחבה של המודל הסטנדרטי. התקווה היא שפיתוחה של תאוריה שכזו תאחד לדגם עקבי יחיד את כל יחסי הגומלין ותתאר את כל יחסי הגומלין והחלקיקים היסודיים כהתגלמותה של אותה ישות, ריק כנוזל-על.[14]

ראו גם

קישורים חיצוניים

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא נוזל-על בוויקישיתוף


מכניקה סטטיסטית
תאוריה עקרון גידול האנטרופיה • ergodic theory
תרמודינמיקה סטטיסטית צברים • פונקציית חלוקה • משוואות מצב • פוטנציאלים תרמודינמיים: (U • H • F •‏ G) • קשרי מקסוול
מודל סטטיסטי Ferromagnetism models (איזינג • פוטס • הייזנברג • חלחול EN) • חלקיקים בעלי שדה כוחות (כוחות דלדול EN • פוטנציאל לנארד-ג'ונס)
גישות מתמטיות משוואת בולצמן • משפט־H • משוואת ולסוב • מדרג BBGKY • תהליך סטוכסטי • תורת שדה ממוצע ותורת השדות הקונפורמית
תופעות קריטיות מעבר פאזה • אקספוננט קריטי (מרחק קורלציה • size scaling)
אנטרופיה בולצמן • שאנון • צאליס • רניי • פון נוימן
יישומים תורת השדות הסטטיסטית (חלקיקים יסודיים • נוזלי־על) • פיזיקה של חומר מעובה • מערכות מורכבות (כאוס • תורת האינפורמציה • אנטרופיה בתרמודינמיקה ובתורת האינפורמציה • מכונת בולצמן)

הערות שוליים

  1. ^ Hall, H. E.; Vinen, W. F. (1956). "The Rotation of Liquid Helium II. II. The Theory of Mutual Friction in Uniformly Rotating Helium II". Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 238 (1213): 215. Bibcode:1956RSPSA.238..215H. doi:10.1098/rspa.1956.0215.
  2. ^ Avenel, O.; Varoquaux, E. (1985). "Observation of Singly Quantized Dissipation Events Obeying the Josephson Frequency Relation in the Critical Flow of Superfluid ^{4}He through an Aperture" (PDF). Physical Review Letters. 55 (24): 2704–2707. Bibcode:1985PhRvL..55.2704A. doi:10.1103/PhysRevLett.55.2704. PMID 10032216.
  3. ^ "MIT physicists create new form of matter". נבדק ב-22 בנובמבר 2010. {{cite web}}: (עזרה)
  4. ^ Grimm, R. (2005). "Low-temperature physics: A quantum revolution". Nature. 435 (7045): 1035–1036. Bibcode:2005Natur.435.1035G. doi:10.1038/4351035a. PMID 15973388.
  5. ^ K. W. Madison, F. Chevy, W. Wohlleben, J. Dalibard, Vortex Formation in a Stirred Bose-Einstein Condensate, Physical Review Letters 84, 2000-01-31, עמ' 806–809 doi: 10.1103/PhysRevLett.84.806
  6. ^ Burnett, K. (2007). "Atomic physics: Cold gases venture into Flatland". Nature Physics. 3 (9): 589. Bibcode:2007NatPh...3..589B. doi:10.1038/nphys704.
  7. ^ Lene Vestergaard Hau, S. E. Harris, Zachary Dutton, Cyrus H. Behroozi, Light speed reduction to 17 metres per second in an ultracold atomic gas, Nature 397, 1999-02, עמ' 594–598 doi: 10.1038/17561
  8. ^ "Lene Hau". Physicscentral.com. נבדק ב-2013-02-10.
  9. ^ Lene Vestergaard Hau (2003). "Frozen Light" (PDF). Scientific American: 44–51.
  10. ^ Shocking Bose-Einstein Condensates with Slow Light
  11. ^ A. B. Migdal (1959). "Superfluidity and the moments of inertia of nuclei". Nucl. Phys. 13 (5): 655–674. Bibcode:1959NucPh..13..655M. doi:10.1016/0029-5582(59)90264-0.
  12. ^ A. B. Migdal (1960). Soviet Phys. JETP. 10: 176. {{cite journal}}: חסר או ריק |title= (עזרה)
  13. ^ U. Lombardo and H.-J. Schulze (2001). "Superfluidity in Neutron Star Matter". Physics of Neutron Star Interiors. Lecture Notes in Physics. Vol. 578. Springer. pp. 30–53. arXiv:astro-ph/0012209. doi:10.1007/3-540-44578-1_2.
  14. ^ The Superfluid Universe
הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

30825966נוזל-על

אוחזר מתוך "https://www.hamichlol.org.il/w/index.php?title=נוזל-על&oldid=1805200"