Ученые MIT впервые зафиксировали «второй звук» — волну чистого тепла

Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) впервые смогли зафиксировать движение чистого тепла в экзотических сверхтекучих газах. Это явление, известное как «второй звук», ранее наблюдали косвенно, но теперь оно впервые получило визуальное подтверждение благодаря новой методике теплового картирования.

В отличие от обычных материалов, в которых тепло равномерно рассеивается, в сверхтекучих квантовых газах оно распространяется волнами, словно «плещется» туда-сюда. Такое поведение связано с их уникальными свойствами: при температурах, близких к абсолютному нулю, атомы образуют практически безтрениевую жидкость, что позволяет теплу перемещаться как колеблющаяся волна.

Как объясняет один из авторов исследования, профессор MIT Ричард Флетчер, этот эффект можно сравнить с кастрюлей воды, в которой одна половина нагрета почти до кипения. При этом сама вода может оставаться неподвижной, но температура будет периодически изменяться с одной стороны на другую.

Для регистрации «второго звука» ученым пришлось разработать новый метод термографии, поскольку ультрахолодные объекты не излучают инфракрасное тепло, как привычные материалы. Исследователи использовали радиочастоты для отслеживания поведения лития-6 — особых фермионов, реагирующих на изменения температуры. Эта методика позволила им впервые визуально зафиксировать перемещение тепловой волны.

Хотя сверхтекучие газы не встречаются в повседневной жизни, понимание «второго звука» может помочь в изучении высокотемпературных сверхпроводников, а также процессов, происходящих в нейтронных звездах и других экстремальных астрофизических условиях.