Kebendaliran lampau

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.
Lompat ke: pandu arah, cari

Kebendaliran lampau (Inggeris: superfluidity) ialah satu keadaan jirim di mana jirim berperilaku seperti bendalir dengan sifar kelikatan. Fenomena ini pertama kali diperhatikan dalam helium cecair dan kini, ia mempunyai kegunaan bukan sahaja dalam teori helium cecair, malahan juga dalam astrofizik, fizik bertenaga tinggi dan teori graviti kuantum. Fenomena ini berkaitan, tetapi tidak serupa, dengan pemeluwapan Bose-Einstein: tidak semua hasil pemeluwapan Bose-Einstein boleh dianggap sebagai bendalir lampau, dan tidak semua bendalir lampau adalah hasil pemeluwapan Bose-Einstein.

Rajah 1. Helium II akan "merayap" sepanjang permukaan untuk mencari parasnya – selepas seketika, paras di dalam kedua-dua bekas akan sama. Filem Rollin juga melitupi bahagian dalam bekas yang lebih besar; jika ia tidak ditutup, helium II itu akan merayap keluar dan terlepas.
Rajah 2. Helium cecair ini berada dalam fasa bendalir lampau. Selagi ia kekal dalam bentuk bendalir lampau, ia akan merayap keluar daripada cawan itu dalam bentuk lapisan yang nipis. Ia berkumpul di luar dan membentuk satu titisan yang akan jatuh ke dalam cecair di bawah. Titisan baru akan terbentuk – dan seterusnya – sehingga cawan itu kosong.

Kebendaliran lampau helium-4[sunting | sunting sumber]

Kesan bendalir lampau ditemui dalam helium cecair oleh Pyotr Kapitsa dan John F. Allen. Sejak itu, ia telah dijelaskan dengan teori fenomenologi dan mikroskopik. Dalam helium-4 cecair, kebendaliran lampau berlaku pada suhu yang lebih tinggi daripada helium-3. Setiap atom helium-4 ialah sejenis zarah boson disebabkan spin sifarnya. Namun, atom helium-3 adalah sejenis zarah fermion; ia hanya boleh membentuk boson dengan berpasangan dengan dirinya sendiri pada suhu yang lebih rendah. Proses ini serupa dengan pemadanan elektron dalam kekonduksian lampau.

Gas-gas atom ultrasejuk[sunting | sunting sumber]

Kebendaliran lampau dalam gas fermion ultrasejuk telah dibuktikan secara ujikaji oleh Wolfgang Ketterle dan kumpulannya yang telah memerhatikan pusaran kuantum dalam 6Li pada suhu 50 nK di MIT pada April 2005.[1][2] Pusaran sebegini telah diperhatikan dalam gas boson ultrasejuk menggunakan 87Rb pada 2000,[3] dan baru-baru ini dalam gas dua dimensi.[4] Seawal tahun 1999, Lene Hau telah menghasilkan hasil pemeluwapan sebegitu menggunakan atom natrium[5] bagi tujuan memperlahankan cahaya, dan seterusnya menghentikan cahaya sepenuhnya.[6] Kumpulan beliau kemudiannya menggunakan sistem cahaya termampat ini[7] untuk menghasilkan analog bendalir lampau bagi gelombang kejutan dan puting beliung: "Pengujaan mendadak ini menyebabkan pembentukan soliton yang kemudiannya mereput kepada pusaran terkuanta - terhasil jauh dari keseimbangan, dalam pasangan putaran bertentangan - mendedahkan secara terus proses pemecahan bendalir lampau dalam hasil pemeluwapan Bose-Einstein. Dengan pemasangan dua sekatan jalan cahaya, kami boleh menjana pelanggaran terkawal antara gelombang kejutan yang menyebabkan pengujaan tidak linear yang langsung tidak disangkakan. Kami telah memerhatikan struktur hibrid yang terdiri daripada gelang pusaran yang telah diterapkan dalam petala soliton gelap. Gelang pusaran bertindak sebagai 'baling-baling ghaib' yang membawa kepada dinamik pengujaan yang sangat kaya."[8]

Bendalir lampau dalam astrofizik[sunting | sunting sumber]

Idea bahawa kebendaliran lampau wujud dalam bintang neutron telah dicadangkan buat kali pertama oleh Arkady Migdal.[9][10] Dengan analogi elektron di dalam superkonduktor menghasilkan pasangan Cooper disebabkan interaksi elektron-kekisi, telah dijangkakan bahawa nukleon-nukleon dalam bintang neutron pada ketumpatan yang cukup tinggi dan suhu yang cukup rendah boleh juga membentuk pasangan-pasangan Cooper disebabkan daya nuklear menarik berjarak jauh dan membawa kepada kebendaliran lampau dan keberaliran lampau.[11]

Bendalir lampau dalam fizik bertenaga tinggi dan graviti kuantum[sunting | sunting sumber]

Rencana utama: Vakum bendalir lampau

Teori vakum bendalir lampau (SVT) ialah satu pendekatan dalam fizik teori dan mekanik kuantum di mana vakum fizikal dilihat sebagai bendalir lampau. Tujuan utama pendekatan ini adalah untuk membangunkan model saintifik yang menyatukan mekanik kuantum (yang menjelaskan tiga daripada empat interaksi asasi yang diketahui) dengan graviti. Ini menjadikan SVT calon bagi teori graviti kuantum dan satu penambahan kepada Model Standard. Diharapkan bahawa pembangunan teori sebegini akan menyatu menjadi satu model selaras bagi setiap interaksi asasi, dan untuk menjelaskan setiap interaksi yang diketahui dan zarah asas sebagai manifestasi berbeza bagi entiti yang sama, iaitu vakum bendalir lampau.

Lihat juga[sunting | sunting sumber]

Rujukan[sunting | sunting sumber]

  1. "MIT physicists create new form of matter". Diperoleh pada 2010 November 22. 
  2. doi:10.1038/4351035a
    Petikan ini akan disiapkan secara automatik dalam beberapa minit. Anda boleh memotong barisan atau mengembangkannya sendiri
  3. doi:10.1103/PhysRevLett.84.806
    Petikan ini akan disiapkan secara automatik dalam beberapa minit. Anda boleh memotong barisan atau mengembangkannya sendiri
  4. doi:10.1038/nphys704
    Petikan ini akan disiapkan secara automatik dalam beberapa minit. Anda boleh memotong barisan atau mengembangkannya sendiri
  5. doi:10.1038/17561
    Petikan ini akan disiapkan secara automatik dalam beberapa minit. Anda boleh memotong barisan atau mengembangkannya sendiri
  6. "Lene Hau". Physicscentral.com. Diperoleh pada 2013-02-10. 
  7. http://www.deas.harvard.edu/haulab/publications/pdf/HauScientificAmerican2003.pdf
  8. Shocking Bose-Einstein Condensates with Slow Light
  9. A. B. Migdal (1959). "Superfluidity and the moments of inertia of nuclei". Nucl. Phys. 13 (5): 655–674. doi:10.1016/0029-5582(59)90264-0. 
  10. A. B. Migdal (1960). Soviet Phys. JETP 10: 176. 
  11. U. Lombardo and H.-J. Schulze (2001). "Superfluidity in Neutron Star Matter". Physics of Neutron Star Interiors. Lecture Notes in Physics 578. Springer. ms. 30–53. arXiv:astro-ph/0012209. doi:10.1007/3-540-44578-1_2. 

Bacaan lanjut[sunting | sunting sumber]

  • Antony M. Guénault: Basic superfluids. Taylor & Francis, London 2003, ISBN 0-7484-0891-6.
  • James F. Annett: Superconductivity, superfluids, and condensates. Oxford Univ. Press, Oxford 2005, ISBN 978-0-19-850756-7.
  • G. E. Volovik, The Universe in a helium droplet, Int. Ser. Monogr. Phys. 117 (2003) 1–507.