"Ученые из Объединенного института высоких температур РАН впервые экспериментально наблюдали проявление квантовых эффектов в макроскопическом масштабе в случайном (броуновском) движении частиц (пылинок) размером в десятые доли миллиметра в сверхтекучем гелии", - говорится в сообщении.
В ходе эксперимента физики воздействовали лазерным излучением на рой частиц сверхпроводящей керамики, левитирующих в магнитном поле в сверхтекучем гелии. Как отметил директор ОИВТ академик
РАН Олег Петров, наблюдалось увеличение энергии движения частиц и ускорение их диффузии в миллионы раз в сравнении с тем, что дает классическая формула Эйнштейна для броуновского движения в сверхтекучем гелии.
"Такой эффект связывается с образованием клубка квантовых вихрей, характерный размер которых в миллион раз меньше размеров частицы и сопоставим с размерами атома, и с возникновением квантовой турбулентности в сверхтекучем гелии у поверхности частиц. Это происходит, когда частицами выделяется тепло при поглощении ими лазерного излучения", - приводит слова Петрова пресс-служба.
Он пояснил, что энергия, запасенная в клубке квантовых вихрей, становится источником интенсивного, активного движения самих частиц. Ученый сравнил активное движение частиц с роем случайно движущихся пылинок, которые можно наблюдать невооруженным глазом.
По словам Петрова, одновременно с этим при нагреве роя частиц лазерным излучением наблюдается образование более сложных структур - частицы объединяются в цепочки длиной до миллиметра.
Такой процесс он назвал эволюцией структур и рассказал, что отток тепла, необходимый для такой эволюции, связан с аномально высокой скоростью его переноса в сверхтекучем гелии, которая может превышать теплопроводность металлов. Ученые заметили, что при увеличении интенсивности лазерного излучения растет и скорость движения пылинок и образования новых цепочек. Фактически, оказалось возможным контролировать и управлять эволюцией роя частиц в сверхтекучем гелии.
Директор ОИВТ считает, что исследования позволяют подойти к решению таких фундаментальных задач, как изучение процессов возникновения и развития, эволюции сложных макроскопических объектов живой и неживой природы, а также к поиску общих физических закономерностей и механизмов эволюции, включая роль квантовых эффектов, а значит, "фактически, к возможности контролирования, управления эволюцией".
Работа была выполнена при поддержке
Российского научного фонда. Статья "Экспериментальная эволюция активных броуновских частиц, инициированная квантовыми эффектами в сверхтекучем гелии" опубликована в журнале Nature Scientific Reports.
