一杯热巧克力在寒冷的房间里放置一段时间不会让你的肚子暖和起来。
但新的研究表明,如果放在一个更冷、几乎完全没有热量的房间里,你的一杯美味可可很快就会再次变热。
美国麻省理工学院和澳大利亚斯威本科技大学的研究人员发现了一种奇怪的热力学现象,即热浪反弹。。
虽然它无论如何都不是保持饮料滚烫的实用方法,但它确实告诉我们一些关于能量通过奇异材料(例如本实验中研究的超流量子气体)运动的信息。
“我们的气体比空气薄一百万倍,与高温超导体中的电子行为,甚至超致密中子星中的中子之间存在着密切的联系。”说麻省理工学院物理学家马丁·兹维尔莱因。
“现在我们可以原始地探测我们系统的温度响应,这教会我们一些非常难以理解甚至达到的事情。”
Zwierlein 的“一股气体”由一种锂同位素组成,该同位素被困在一个由光制成的墙壁的房间里,并被冷却到绝对零的范围内。 在这些条件下,更微妙的原子力和量子行为的推动和刺激通常会被热能的碰撞所压倒,并产生所谓的“费米气体。
在这些条件下,原子能够进行一些奇怪的活动。 例如,他们可以表现得像超流体? 零粘度流动的材料。
超流理论背后的物理学家之一,列夫·兰道,推断出冷却到这种状态的氦 II 液体将保留粘性成分,因此由两种流体组成,一种是“超级”流体,一种是“正常”流体。
研究表明,这两种流体可以携带自己的能量波,产生所谓的第二声音。英国剑桥大学和牛津大学的物理学家证明,热波和声波可以以不同的方式穿过量子雾。,就好像谁都不知道对方的旅程一样。
尽管在第二个声音中清楚地观察到了热的波状行为,但尚未对其进行任何真正的细节研究。
“第二声音是超流动性的标志,但到目前为止,在超冷气体中,你只能在随之而来的密度波纹的微弱反射中看到它,”说两个小家伙。
“热浪的性质以前无法得到证实。”
为了确定这种热能流的性质,该团队设计了一种热图绘制方法,该方法可以捕获穿过由锂 6 同位素构成的费米气体的热能所特有的辐射频率。 这使得他们能够绘制出热通过双流体系统传播时的动态图。
在更多的环境条件下,水等流体中的粒子会与热能发生碰撞,每次碰撞时都会与邻居分享热量,而邻居又会与邻居分享一部分能量,依此类推。 这会导致热量从温暖的区域消散并穿过系统,直到一切达到平衡。
超流体有自己的规则。 热能不是通过混乱嗡嗡作响的原子云扩散,而是以更有序的波状方式传播,在其容器的范围内来回“晃动”。
了解极端条件下材料中热能的动态可能会产生更好的模型,用于改进超导技术或理论化超导技术。
毕竟,它甚至可能帮助我们找到一种让可可保持更长时间热度的方法。
这项研究发表于科学。