Представьте себе сосуд с водой, одна сторона которого почти закипела. Обычно тепло постепенно распространяется по жидкости. Но в экзотических сверхтекучих жидкостях происходит нечто особенное: тепло пульсирует взад и вперед, подобно волне, в то время как сама жидкость остается неподвижной. Феномен «второго звука», впервые описанный в 1938 году физиком Ласло Тиссой, теперь можно наблюдать напрямую благодаря методу команды профессора Мартина Цвирлейна из Массачусетского технологического института.
Основная сложность эксперимента заключалась в измерениях, сообщает Future Science. Для них требуются газы, охлажденные до абсолютного нуля. В таком состоянии атомы не излучают в инфракрасном диапазоне, поэтому использовать традиционную тепловизионную съемку неэффективно. Чтобы преодолеть это препятствие, команда использовала атомы лития-6, редкого изотопа, резонансная частота которого смещается в зависимости от температуры. Используя точно настроенные радиоволны, исследователям удалось вызвать резонанс более теплых атомов, что позволило эффективно отслеживать перемещение тепла в газе.
Этот инновационный метод впервые продемонстрировал в действии феномен второго звука, зафиксировав тепловые волны, распространяющиеся вперед и назад, подобно акустическим колебаниям.
«Впервые мы можем сфотографировать это вещество в процессе охлаждения до состояния сверхтекучей жидкости. Мы можем буквально наблюдать его переход из обычного состояния в квантовое», — сказал Ричард Флетчер, соавтор исследования.
Новый метод обладает очевидными преимуществами, включая визуализацию распространения тепла в реальном времени, беспрецедентную точность измерения температуры и надежность в экстремальных условиях, где традиционная термография бессильна.
Помимо решения давней загадки, возможность наблюдать второй звук открывает для ученых новые инструменты. Астрофизики смогут лучше понять, как тепло распространяется в сверхтекучих слоях нейтронных звезд. А на Земле эти результаты пригодятся в поисках высокотемпературной сверхпроводимости.
Китайские ученые изобрели «визуальный микрофон», который воспринимает не колебания воздуха, а свет, отраженный от едва заметной вибрации поверхностей. Новое устройство, сочетающее акустику с оптикой, воссоздает звуковую информацию по едва заметным колебаниям листьев, бумаги, даже пластиковых стаканчиков.
