כמעט בטמפרטורה הקרה ביותר האפשרית - כספית (בעזרת הליום נוזלי) - מהווה מצב המכונה מוליכות-על. עד עכשיו…
כאשר הוא נלקח לטווח של כמה מעלות מאפס מוחלט בסולם קלווין (מינוס 273 צלזיוס או פחות מ -460 פרנהייט), הליום -4 נוזלי הופך למצב שטחי מיותר. זה מתערבל, הוא מסתלסל, וחוסר הגוף מבלבל מדענים כבר כמעט מאה שנה. כעת צוות בראשות פיסיקאי מאוניברסיטת וושינגטון, המשתמש במחשב-העל החזק ביותר הקיים למדע פתוח, בישל תמונה תיאורטית המסבירה את התנהגותם בזמן אמת של סופר-נוזלים. רק מיהו הצד האחראי כאן? נסה חלקיקים תת אטומיים הנקראים פרמיונים.
נקבות הן חלק גדול מהמשוואה הטבעית כמו אלקטרונים, פרוטונים ונויטרונים ... בדיוק כמו שאמצעי נוזלים הם חלק מכוכבי נויטרונים. מסתובבים בין פעם לאלף פעם בשנייה, כוכבי נויטרונים - או פולסרים - משטחים נוזלים פועלים בצורה שונה בהרבה ממקבילו כאן על כדור הארץ. ככל שהמהירות עולה, היא יוצרת סדרה של מערבולות קטנות שמתאגדות בתבנית משולשת ... מה שמצמיח את הצמה בתוך המבנה המופרז. "כשאתה מגיע למהירות הנכונה, תיצור מערבולת אחת באמצע," אמר בולגק. "וככל שתגדיל את המהירות, תגדיל את מספר המערבולות. אבל זה תמיד מתרחש בצעדים. "
האם המדע יכול ליצור אותו מחדש? כן. דגמי מעבדה המשתמשים בתא ואקום וקרן לייזר ליצירת שדה חשמלי בעצימות גבוהה הצליחו לצנן מדגם קטן, אולי מיליון אטומים, לטמפרטורות שקרוב לאפס מוחלט. ואז "כפית לייזר" משמשת כדי לעורר את הנוזל הספוג די מהיר ליצירת מערבולות.
"בניסיון להבין את ההתנהגות המוזרה, מדענים ניסו לתכנן משוואות תיאוריות, כמו כאלה בהן הם עשויים להשתמש בכדי לתאר את הפעולה המסתחררת בכוס קפה תוך כדי ערבוב." אמר בולגאק. "אך כדי לתאר את הפעולה בסופר נוזלים העשוי מפרמיונים, יש צורך במספר משוואות כמעט בלתי מוגבל. כל אחת מתארת את מה שקורה אם משתנים רק משתנה אחד - כגון מהירות, טמפרטורה או צפיפות. מכיוון שהמשתנים קשורים, אם אחד ישתנה אחרים ישתנו גם כן. "
אחד האתגרים העיקריים בגיבוש השערה מתמטית הוא כמות כוח המחשוב שנדרש כדי לעבוד בבעיה עם מספר שינויים משתנים שהגיעו לטריליון ומעלה. אז איך הם עשו את זה? הצוות השתמש במחשב JaguarPF במעבדה הלאומית של אוק רידג 'בטנסי, אחד ממחשבי העל הגדולים בעולם, בסכום של 70 מיליון שעות, מה שיידרש כמעט 8,000 שנים במחשב אישי בעל ליבה אחת (ל- JaguarPF יש כמעט רבע -מיליון ליבות). פשוט נסה לצנן את זה!
"זה אומר לך את המורכבות של החישובים האלה וכמה זה קשה," אמר בולגק. כדי להפוך את העניינים למורכבים עוד יותר, ככל שהנוזל-נוזל מהיר יותר מניע אותו לאבד את תכונותיו - אך לא מהר ככל שהשערה. "העבודה אומרת שחוקרים יכולים 'במידה מסוימת' לחקור את תכונותיו של כוכב נויטרונים באמצעות הדמיות מחשב." אמר בולגאק. "זה גם פותח כיווני מחקר חדשים בפיזיקה של אטום קר."
ועוד שיעורי בית מצידנו.
מקור סיפור מקורי: אוניברסיטת וושינגטון.
