Alla temperatura più fredda possibile - il mercurio (con l'aiuto di elio liquido) - forma uno stato chiamato superconduttività. Fino ad ora…
Se portato a pochi gradi dallo zero assoluto sulla scala Kelvin (meno 273 Celsius o meno 460 Fahrenheit), l'elio-4 liquido si trasforma nel notevole stato superfluido. Turbina, si arriccia e la mancanza di corpo sconcerta gli scienziati da quasi un secolo. Ora un team guidato da un fisico dell'Università di Washington, che utilizza il più potente supercomputer disponibile per la scienza aperta, ha elaborato un quadro teorico che spiega il comportamento in tempo reale del superfluido. Solo chi è la parte responsabile qui? Prova le particelle subatomiche chiamate fermioni.
Le femmine fanno molto parte dell'equazione naturale come elettroni, protoni e neutroni ... proprio come i superfluidi fanno parte delle stelle di neutroni. Ruotando tra una e 1.000 volte al secondo, le superfici di superfluidi di stelle - o pulsar - di neutroni agiscono in modo molto diverso rispetto alla sua controparte qui sulla Terra. All'aumentare della velocità, forma una serie di piccoli vortici che si raggruppano in un modello triangolare ... che a sua volta forma una treccia all'interno della struttura superfluida. "Quando raggiungi la velocità corretta, creerai un vortice nel mezzo", ha detto Bulgac. “E aumentando la velocità, aumenterai il numero di vortici. Ma si verifica sempre a passi. "
La scienza può ricrearlo? Sì. I modelli di laboratorio che utilizzano una camera a vuoto e un raggio laser per creare un campo elettrico ad alta intensità sono riusciti a raffreddare un piccolo campione, forse 1 milione di atomi, a temperature vicine allo zero assoluto. Quindi viene utilizzato un "cucchiaio laser" per mescolare il superfluido abbastanza velocemente da creare vortici.
"Nel tentativo di capire il comportamento strano, gli scienziati hanno tentato di escogitare equazioni descrittive, come quelle che potrebbero usare per descrivere l'azione vorticosa in una tazza di caffè mentre viene mescolata". Disse Bulgac. “Ma per descrivere l'azione in un superfluido fatto di fermioni, è necessario un numero quasi illimitato di equazioni. Ciascuno descrive cosa succede se viene cambiata una sola variabile, come velocità, temperatura o densità. Perché le variabili sono collegate, se uno cambia anche gli altri cambieranno. "
Una delle maggiori sfide nella formulazione di un'ipotesi matematica è la quantità di potenza di calcolo necessaria per risolvere un problema con una serie di cambiamenti variabili che hanno raggiunto 1 trilione o più. Dunque come l'hanno fatto? Il team ha utilizzato il computer JaguarPF all'Oak Ridge National Laboratory nel Tennessee, uno dei più grandi supercomputer al mondo, per l'equivalente di 70 milioni di ore, che richiederebbe quasi 8000 anni su un personal computer single-core (JaguarPF ha quasi un quarto -milioni di core). Prova a raffreddarlo!
"Questo ti dice la complessità di questi calcoli e quanto sia difficile", ha detto Bulgac. Per rendere le cose ancora più complesse, più velocemente si agita il superfluido ne fa perdere le proprietà - ma non così velocemente come si ipotizza. "Il lavoro significa che i ricercatori possono" in una certa misura "studiare le proprietà di una stella di neutroni usando simulazioni al computer." Disse Bulgac. ". Apre anche nuove direzioni di ricerca nella fisica dell'atomo freddo."
E più compiti da parte nostra.
Fonte originale della storia: Università di Washington.
