과학자들이 '두 번째 목소리'의 놀라운 존재를 확인했습니다.

이 현상은 이전에 관찰되었지만 사진으로 촬영된 적은 없습니다.


일반적인 일상용품의 세계에서 열은 국소적인 근원에서 확산되는 경향이 있습니다. 타고 있는 숯을 물이 담긴 그릇에 떨어뜨리면, 이 액체의 온도가 서서히 올라가다가 결국 열이 소멸됩니다. 그러나 세상은 이러한 열 규칙을 완전히 따르지 않는 희귀하고 이국적인 재료로 가득 차 있습니다. 예상대로 퍼지는 대신 이러한 초유체 양자 가스는 열을 옆으로 “밀어냅니다”. 즉 본질적으로 파동으로 퍼집니다. 과학자들은 이러한 행동을 물질의 “두 번째 소리”라고 부릅니다(첫 번째 소리는 밀도파를 통한 정상적인 소리입니다). 이 현상은 이전에 관찰되었지만 사진으로 촬영된 적은 없습니다. 그러나 최근 MIT(매사추세츠 공과대학)의 과학자들은 열 이미징(열 매핑이라고도 함)의 새로운 방법을 개발하여 마침내 순수한 열의 움직임을 포착할 수 있었습니다. 이번 연구 결과는 지난주 사이언스(Science) 저널에 게재됐으며, 성과를 강조하는 대학 보도자료에도 게재됐다. MIT의 조교수이자 공동 저자인 Richard Fletcher는 이러한 이상한 초유체에서 내재된 “두 번째 소리”의 기묘함을 설명하기 위해 끓는 냄비 비유를 계속했습니다. Fletcher는 “물탱크에 물을 절반쯤 끓이는 것과 같습니다.”라고 말했습니다. “나중에 보면 물 자체는 완전히 잔잔해 보이지만 갑자기 반대쪽이 뜨거워지고, 반대쪽도 뜨거워지며 열이 앞뒤로 움직이고 물은 완전히 고요해 보입니다.” 원자 구름이 절대 영도(화씨 -459.67도)에 가까운 극도로 추운 온도에 노출될 때. 이 드문 경우에는 원자가 다르게 행동하여 마찰 없는 유체가 생성됩니다. 마찰이 없는 상태에서는 열이 파동처럼 퍼지는 것으로 가정되었습니다. 수석 저자인 Martin Zuerlein은 보도 자료에서 이렇게 말했습니다. “폭염의 본질은 이전에는 입증될 수 없었습니다.” 실제로 이 두 번째 소리를 포착하기 위해 Zoerlein과 그의 팀은 일반적인 열 상자 밖에서 생각해야 했습니다. 이는 일반적인 적외선 복사를 방출하지 않는 매우 차가운 물체의 열을 추적하려고 할 때 큰 문제입니다. 따라서 MIT 과학자들은 무선 주파수를 활용하여 리튬-6 페르미온으로 알려진 특정 아원자 입자를 추적하는 방법을 고안했습니다. 이 입자는 온도와 관련하여 다양한 주파수에서 포착될 수 있습니다. 즉, 온도가 높을수록 주파수가 높아지며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. ). . 이 새로운 기술을 통해 연구자들은 주로 “더 뜨거운” 주파수(여전히 매우 차가운 주파수)에 초점을 맞추고 시간이 지남에 따라 결과로 나타나는 두 번째 파동을 추적할 수 있었습니다. 이것은 큰 “그래서 뭐?”처럼 보일 수 있습니다. 결국, 마지막으로 초유체 양자 가스를 접한 때는 언제였습니까? 하지만 재료과학자나 천문학자에게 물어보면 아주 다른 대답을 듣게 될 것입니다. 이국적인 초유체가 (아직은) 우리 삶을 채우지 못할 수도 있지만, 2차 파동 운동의 특성을 이해하면 고온 초전도체(역시 매우 낮은 온도에 있음) 또는 그 기초가 되는 복잡한 물리학에 대한 질문을 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 중성자 별.

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일반적인 일상용품의 세계에서 열은 국소적인 근원에서 확산되는 경향이 있습니다. 불타는 석탄 조각을 물 한 그릇에 떨어뜨리는 등의 작업이 가능합니다. 액체 열이 결국 소멸되기 전에 천천히 가열됩니다. 그러나 세상은 이러한 열 규칙을 완전히 따르지 않는 희귀하고 이국적인 재료로 가득 차 있습니다.

예상대로 퍼지는 대신 이러한 초유체 양자 가스는 나란히 “가열”됩니다. 파도. 과학자들은 이러한 행동을 물질의 “두 번째 소리”라고 부릅니다(첫 번째 소리는 밀도파를 통한 정상적인 소리입니다). 이 현상은 이전에 관찰되었지만 사진으로 촬영된 적은 없습니다. 그러나 최근 MIT(매사추세츠 공과대학)의 과학자들은 열 이미징(열 매핑이라고도 함)의 새로운 방법을 개발하여 마침내 순수한 열의 움직임을 포착할 수 있었습니다.

이번 연구 결과는 지난주에 발표됐다. 잡지에서 과학그리고 A에서는 대학 보도 자료 성과를 강조합니다. MIT의 조교수이자 공동 저자인 Richard Fletcher는 “두 번째”에 내재된 기이함을 설명하기 위해 끓는 냄비 비유를 계속했습니다. 목소리“이 이상한 초유체 속에서요.

“그것은 마치 당신에게 물탱크가 있는 것과 같습니다. Fletcher는 “그리고 그는 그것의 절반 정도를 끓였습니다.”라고 말했습니다. “그때 보면 물 자체는 완전히 잔잔해 보이지만 갑자기 반대쪽이 뜨거워지고 반대쪽도 뜨거워지며 열이 앞뒤로 움직이고 물은 완전히 고요해 보입니다.”

이러한 초유체는 원자 구름이 영하의 온도에 노출될 때 생성됩니다. 절대 영도 (−459.67°F). 이 드문 경우에는 원자가 다르게 행동하여 마찰 없는 유체가 생성됩니다. 마찰이 없는 상태에서는 열이 파동처럼 퍼지는 것으로 가정되었습니다.

“두 번째 소리는 초유동성의 특징이지만 지금까지 초저온 가스에서는 밀도가 희미하게 반사되는 경우에만 이를 볼 수 있습니다.” 파도 수석 저자인 Martin Zwerlin은 보도 자료에서 “이것은 그것과 일치합니다.”라고 말했습니다. “폭염의 본질은 이전에는 입증될 수 없었습니다.”

마침내 이 두 번째 소리를 포착하기 위해 Zuerlein과 그의 팀은 일반적인 열 상자 밖에서 생각해야 했습니다. 이는 초저온 물체의 열을 추적하려고 할 때 큰 문제입니다. 이는 일반적인 적외선 복사를 방출하지 않습니다. 따라서 MIT 과학자들은 다양한 수단을 통해 포착할 수 있는 리튬-6 페르미온으로 알려진 특정 아원자 입자를 추적하기 위해 무선 주파수를 활용하는 방법을 설계했습니다. 주파수 온도에 비례합니다(즉, 온도가 높을수록 주파수가 높아지며 그 반대도 마찬가지입니다). 이 새로운 기술을 통해 연구자들은 주로 “더 뜨거운” 주파수(아직 매우 차가운 주파수)에 초점을 맞추고 시간이 지남에 따라 결과로 나타나는 두 번째 파동을 추적할 수 있었습니다.

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이것은 “그래서 뭐?”처럼 들릴 수도 있습니다. 결국, 마지막으로 초유체를 가까이서 본 것은 언제였습니까? 수량 가스? 하지만 재료과학자나 천문학자에게 물어보면 아주 다른 대답을 듣게 될 것입니다.

이국적인 초유체가 (아직은) 우리 삶을 채우지 못할 수도 있지만, 2차 파동 운동의 특성을 이해하면 고온에 관한 질문을 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 초전도체 (역시, 여전히 매우 낮은 온도에 있음) 또는 세계의 중심에 있는 지저분한 물리학 중성자별.

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