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迪士尼彩乐园平台 对于氢的这一讨论,终于取得了证实

发布日期:2024-12-03 20:59    点击次数:192

在接近悉数零度的低温下,某些流体会干涉一种零黏度景色迪士尼彩乐园平台,阐扬出毫无无阻力、无摩擦地流动的智力。这种不凡的景色等于超流性。

早在1936年,科学家就在低温下发现氦具有超流性。而后,一些原子气体也被证实具有访佛的行为。1972年,诺贝尔奖得主、物理学家维塔利·金茨堡(Vitaly Ginzburg)提议,氢分子(H₂)在极低温下也可能具备超流性。然则,这一表面讨论,在而后数十年间一直费劲平直字据相沿。

在一项新发表于《科学进展》的接头中,一个国外接头团队在0.4K(-272.75°C)的温度下,不雅察到了氢纳米团簇展现出的超流性,这是初度在氢分子中平直不雅测到超流性。

让氢在极寒中流动

氢分子是最浅显、最轻的分子,它是一种无自旋复合玻色子。物理学家讨论,氢分子会在1~2K的温度下滚动为超流体。然则,氢在低于13.8K时就会凝固。因此,在表面讨论的1~2K的温度下,氢也曾成为固体,使得考据其超流性变得极其勤恳。

为了突破这一逆境,在新的接头中,接头东说念主员推断打算了一种鼎新的“纳米级超冷实践室”:他们将由一丝氢分子组成的团簇规定在氦纳米液滴中,并将举座系统冷却至0.4K。固然这一温度低于氢的凝固点,但借助氦纳米液滴的作用,氢分子得以守护液态,从而为不雅察其潜在的超流体特色创造了条目。

接头东说念主员将氢分子规定在氦纳米液滴中,然后在氢分子中镶嵌一个甲烷分子(左),并使用激光束映照甲烷(右)来使甲烷旋转,通过测量旋转来详情氢的超流性。(图/Susumu Kuma, RIKEN)

接下来,接头东说念主员向氢团簇中镶嵌一个甲烷(CH₄)分子,并使用激光脉冲激勉其旋转。旋转的甲烷分子的“动弹光谱”不错成为侦查周围的氢分子是否成为超流体的设想“探针”。在平庸液体中,氢分子会窒碍甲烷的旋转,使其动弹光谱随意不清;而在超流体环境下,甲烷唐突无阻力地旋转,呈现出敏感明晰的动弹光谱。

恰是通过这一步调,迪士尼 彩乐园接头东说念主员初度在渺小的液态氢团簇中不雅测到了甲烷的明晰光谱,从而阐述了周围的氢分子阐扬出无摩擦的量子流动行为。接头东说念主员指出,这项实践相配于1946年Elephter Andronikashvili在超流氦中所进行的旋转圆盘实践的“微不雅版块”——畴昔,他通过不雅测一个圆盘在超流氦中的旋转受阻情况,来测定超流性。而如今,甲烷分子就相配于阿谁微缩的圆盘。

氢分子的数目

实践进一步透露,氢团簇是否展现出超流性,与氢分子数联系。当氢团簇中的氢分子少于6个时,甲烷的旋转仍受到摩擦阻力的影响。但当氢分子数目增多至10个傍边,摩擦启动显赫减小,甲烷旋转速率加速。尤其是当氢联结至15至20个时,甲烷分子的旋转实在完全不受窒碍,标明悉数这个词团簇已阐扬出近乎无缺的超流性。

这种与团簇大小的联系性和团队开展的模拟遵循高度一致。他们通过旅途积分蒙特卡罗模拟,讨论了当团簇中的氢分子数目增多到5个以上时,系统中已有跳跃60%的氢团簇启动参与所谓的量子玻色子交换——这是超流性的典型特征。

迈向“无摩擦”的氢能将来?

这一接头不仅考据了金茨堡提议的持久讨论,也为量子流体接头提供了全新标的。手脚宇宙中最丰富的元素之一,氢在动力时间中演出着蹙迫变装,尤其是在燃料电板、清洁动力载体和长距离输送等领域。然则,氢在常温常压下难以储存或输送,其低密度和高易燃性弥远是工程难题。新接头有望为更高效的氢储存与清洁动力输运提供新想路。

更蹙迫的是,这项接头为探索量子物资与经典物资的规模提供了实践平台。接头东说念主员暗示,他们权术进一步探索更大规模的氢团簇(从20到上百万个分子),以默契超流性怎样跟着系统规模演变,以及最终是否能在不借助氦液滴的情况下构建纯氢超流体。此外,他们还权术测试这些氢团簇对外部电场和磁场的反应,探索其在量子规定、信息处分和超导材料中的后劲。

#参考开端:

https://physicsworld.com/a/superfluid-phase-spotted-in-molecular-hydrogen-for-the-first-time/

https://science.ubc.ca/news/february-21-2025/hydrogen-becomes-superfluid-nanoscale-confirming-50-year-old-prediction

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu1093

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#图片开端:

封面图&首图:Susumu Kuma, RIKEN





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