|
BEC สามารถไหลได้ในห้องทดลองแล้ว
โพสต์เมื่อ:
15:01 วันที่ 10 ม.ค. 2551 ชมแล้ว:
56,578
 ตอบแล้ว:
1
ของไหลยิ่งยวด (superfluid) ซึ่งเป็นสถานะที่ของไหลนั้นไหลโดยไม่มีความเสียดทาน และตัวนำยิ่งยวด (Superconductor) ซึ่งเป็นวัสดุที่มีกระแสไฟฟ้าไหลไปได้โดยไม่มีความต้านทานไฟฟ้า ทั้งสองเป็นสสารควบแน่นอุณหภูมิตํ่าที่คุ้นเคยกันดีในเหล่านักฟิสิกส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งคุณสมบัติการไหลที่ไม่หยุดยั้งของมัน ตอนนี้นักฟิสิกส์ในสหรัฐอเมริกาได้จัดการทดลองให้สังเกตพบการไหลในลักษณะนั้นในสสารควบแน่นโบซ-ไอน์สไตน์ (Bose-Einstein Condensate หรือ BEC) ซึ่งการค้นพบนี้อาจจะช่วยในความเข้าใจถึงความสัมพันธ์ระหว่างสถานะ BEC กับตัวนำยิ่งยวดและของไหลยิ่งยวด
สสารควบแน่นโบซ ไอน์สไตน์ หรือ BEC จะเกิดขึ้นเมื่อก๊าซของอนุภาคชนิดโบซอน (boson) อย่างอะตอมที่มีสปินเป็นจำนวนเต็ม ถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิต่ำค่าหนึ่งที่ทำให้อะตอมแทบทั้งหมดตกลงสู่สถานะที่โมเมนตัมเป็นศูนย์ ซึ่งเป็นผลทำให้อะตอมมากมายประพฤติเป็นสถานะเดียวกัน โดยคุณสมบัตินี้เกิดขึ้นกับทั้งตัวนำยิ่งยวดและของไหลยิ่งยวด อย่างไรก็ตามสถานะเหล่านี้ไม่ใช่ BEC โดยสมบูรณ์เนื่องจากอันตรกิริยาระหว่างอะตอมที่สูง ซึ่งแตกต่างจาก BEC ที่มีอันตรกิริยาระหว่างอะตอมตํ่า นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นก่อนหน้านี้แล้วว่าถึงแม้จะมีความแตกต่างระหว่าง BEC และของไหลยิ่งยวด แต่ทั้งคู่ก็สามารถประพฤติตัวเหมือนกันเนื่องจากการ Quantized การหมุนวนของอะตอม แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่สามารถทำให้ BEC มีการไหลแบบไม่มีแรงต้านทานอย่างในของไหลยิ่งยวดหรือตัวนำยิ่งยวดได้เลย Bill Philips, Kris Helmerson และผู้ร่วมงานที่ National Institute of Standards and Technology (NIST) ใน Maryland สามารถทำให้เกิดการไหลที่ไม่มีแรงต้านใน BEC ที่ประกอบด้วยก๊าซของอะตอม sodium ที่เย็นจัด พวกเขาเริ่มต้นโดยการกัก BEC ในลักษณะวงกลมด้วยสนามแม่เหล็ก จากนั้นจึงทำให้เกิดรูตรงกลางด้วยเลเซอร์เพื่อที่จะทำให้เกิดความต่างศักย์ที่ไม่ต่อเนื่อง ทำให้กลายเป็นรูปโดนัทหรือวงแหวน จากนั้นจึงยิงเลเซอร์ใส่ BEC ในทิศทางตรงข้ามกัน อะตอมแต่ละตัวของ BEC จะดูดกลืนโฟตอนตัวหนึ่งจากหลาย ๆ ตัวในลำเลเซอร์และปลดปล่อยโฟตอนไปอีกด้านหนึ่ง ด้วยกระบวนเช่นนี้กับอะตอมต่าง ๆ ของ BEC จะทำให้เกิดการหมุนวนของ BEC เนื่องจากความแตกต่างโดยรวมของโมเมนตัมเชิงมุมของลำเลเซอร์ทั้งสอง ผลของการส่งผ่านโมเมนตัมทำให้อะตอมทั้งหมดในวงแหวนประพฤติที่ทำให้เกิดการไหลที่ไม่มีแรงต้าน ทีมวิจัยที่ NIST ได้ทำให้เกิดปรากฏการณ์นี้เป็นเวลาถึง 10 วินาที แต่ Helmerson กล่าวว่า "ถ้าไม่มีการเลื่อนตัวในการทดลองและภาวะสูญญากาศถูกทำให้ดีกว่านี้ การไหลนั้นก็น่าจะเกิดขึ้นแบบที่ไม่มีการหยุด" ทีมวิจัยเสนอว่า Quantum tunnel barrier สามารถใส่เข้าไปในวงแหวนได้โดยอาศัยหลักการเดียวกับ "Superconduucting Quantum Interference Device (SQUID)" พวกเขาคิดว่าจะสามารถปรับปรุงให้วงแหวนมีขนาดเล็กลง ซึ่งจะช่วยให้นักฟิสิกส์สามารถเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่าง BEC กับของไหลยิ่งยวดใน 1 และ 2 มิติ http://physicsworld.com/cws/article/news/32371  ยังไม่มีความเห็นเพิ่มเติม
|
