北京時間 9 月 28 日消息，據(jù)國外媒體報道，在冰冷稠密的氦 - 3 超流體介質(zhì)中，科學家近日有了意外發(fā)現(xiàn)。穿過該介質(zhì)的異物可以超越臨界速度限制，而不會破壞脆弱的超流體本身。

由于這與我們對超流體的理解互相矛盾，這帶來了一個難題。但是現(xiàn)在，通過重新創(chuàng)建和研究這一現(xiàn)象，物理學家已經(jīng)弄清楚其中緣由。超流體中的粒子會附著在異物上，阻止異物與大部分超流體進行相互作用，因而也避免了破壞超流體。

英國蘭卡斯特大學的物理學家薩利姆 · 奧蒂說：“對于穿過其中的鋼絲棒而言，氦 - 3 超流體仿佛是真空般存在，盡管實際上它是相對稠密的液體。但其中沒有一點阻力。這個非常有趣。”

超流體是一種黏度為零、摩擦也為零的流體，因此流動時也不會損失動能。氦 - 4 玻色子可以相對容易地成為超流體。當溫度控制得恰到好處，只比絕對零度高一點點的時候，氦 - 4 玻色子可以放緩速度以重疊形成高密度的原子團，該原子團可以充當一個 “超原子”。

但是，這些 “超原子”只是超流體的一種。另一種超流體則基于玻色子的同胞——費米子。費米子是包括原子構(gòu)造塊(如電子和夸克)的粒子。

冷卻到一定溫度以下后，費米子會結(jié)合在一起，形成所謂的庫珀對。每個庫珀對由兩個費米子組成，這兩個費米子共同形成一個符合玻色子。這些庫珀對的行為與玻色子幾乎一模一樣，因此也可以形成超流體。

然后，該研究團隊利用氦 - 3 制造出費米超流體。氦 - 3 是一種稀有的氦同位素，比氦少了一個中子。當冷卻到只比絕對零度(-273.15 攝氏度)高幾個毫開爾文溫度時，氦 - 3 會形成庫珀對。

這些超流體非常脆弱。若物體超過一定速度(臨界 Landau 速度)穿過該超流體的話，其中的庫珀對就會分裂。

然而，在 2016 年的一篇論文中，蘭開斯特大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，一根鋼絲棒可以以高于臨界速度的速度穿過氦 - 3 超流體，而不會破壞庫珀對。

在他們的后續(xù)實驗中，研究人員還測量了使鋼絲棒穿過超流體所需的力。當鋼絲棒開始移動時，他們測得十分微小的推力;但是一旦鋼絲棒移動起來，保持鋼絲棒移動的力就變?yōu)榱肆恪：喲灾褪牵p輕一推，鋼絲棒就會動起來。

研究團隊最后總結(jié)說，初始力來自鋼絲棒周圍運動的庫珀對，以適應(yīng)變化狀態(tài)，這些庫珀對從而對鋼絲棒施加了一點點的啟動力。但是，之后，鋼絲棒便可以自由移動，仿佛披上了庫珀對的偽裝外衣一般。

“通過使鋼絲棒改變運動方向，我們可以得出結(jié)論，即哪怕鋼絲棒的速度很好，該鋼絲棒也可以借助覆蓋在其上的粒子隱藏在超流體中，”蘭開斯特大學的物理學家艾什 · 詹寧斯說。

這一新發(fā)現(xiàn)可能會帶來一些有趣的啟發(fā)。

費米超流體可用于制造超導體，而超導體仍在研究中，是量子計算機的重要組成部分。了解超流體的性質(zhì)有助于我們更接近制造超導體的目標。

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