科學家最近在氦 3 超流體的寒冷緻密介質中製成意外的發現。穿過介質的異物可能會超過臨界速度限制，而不會破壞脆弱的超流體本身。
由於這與我們對超流的理解相矛盾，它提出了一個相當大的難題 - 但現在，透過重新創建和研究這種現象，物理學家已經弄清楚了它是如何發生的。超流體中的粒子黏附在物體上，防止其與大量超流體相互作用，從而防止超流體分解。
「超流氦 3 對於在其中移動的棒子來說感覺就像是真空，儘管它是一種相對稠密的液體。沒有阻力，根本沒有，」英國蘭開斯特大學物理學家 Samuli Autti 表示。 “我覺得這非常有趣。”
超流體是一種具有零黏度和零摩擦的流體，因此可以在不損失動能的情況下流動。它們可以相對容易地由玻色子的氦4同位素，當冷卻到略高於絕對零度時，其速度會減慢到足以重疊並形成高密度原子簇，充當一個“超級原子”。
不過，這些「超級原子」只是形成一種超流體。另一種是基於玻色子的兄弟姊妹，費米子。費米子是包含電子和夸克等原子構件的粒子。
當冷卻到一定溫度以下時，費米子就會以所謂的庫柏對的形式結合在一起，每個庫柏對由兩個費米子組成，這兩個費米子一起形成複合玻色子。這些庫柏對的行為與玻色子完全相同，因此可以形成超流體。
該團隊用氦-3（一種缺少一個中子的稀有氦同位素）創造了費米子超流體。當冷卻到絕對零度以上千分之一度（0.0001 開爾文，或 -273.15 攝氏度/-459.67 華氏度）時，氦 3 形成庫柏對。
這些超流體相當脆弱，如果物體以高於一定速度（稱為臨界朗道速度）的速度穿過庫柏對，庫柏對就會破裂。
然而，在 2016 年的一篇論文中蘭卡斯特大學的研究人員發現，穿過氦 3 超流體的線材可以超過這個速度，而不會破壞線對。
在後續實驗中，他們測量了使線材穿過超流體所需的力。當電線開始移動時，他們測量到了一個極小的力，但一旦它開始移動，繼續移動所需的力就為零——只需輕推一下它，它就會消失。
研究小組的結論是，初始力來自庫柏對稍微移動以適應運動，從而在線上材上施加較小的啟動力。但是，在那之後，電線可以自由移動，基本上隱藏在庫柏對的外套中。
“通過使棒改變其運動方向，我們能夠得出結論，即使棒的速度非常高，棒也會被覆蓋它的結合粒子隱藏在超流體中。”蘭卡斯特大學物理學家阿什‧詹寧斯說。
這項新發現可能會產生一些有趣的影響。
費米子超流體可用來製造超導體，而超導體又是正在調查中作為一個關鍵組成部分量子電腦。多了解超流體的行為方式和原因可能只會讓我們更接近這個目標。
該研究發表於自然通訊。
