Untuk pertama kalinya fisikawan mendengar suara cairan sempurna

Setelah cairan sempurna dibuat di laboratorium, para ilmuwan MIT merekam suaranya. Rekaman ini adalah hasil dari glissando gelombang suara yang dikirim oleh grup melalui gas partikel elementer yang dikontrol dengan cermat yang disebut fermion. Pitch yang dapat didengar adalah frekuensi spesifik di mana gas berbunyi seperti senar yang dipetik.

Ilmuwan menciptakan cairan sempurna dengan menciptakan gas yang sangat berinteraksi dengan fermion. Fermions, tentu saja, suka menyukai satu sama lain. Namun, ketika mereka berinteraksi dengan kuat, mereka dapat bertindak sebagai cairan sempurna dengan viskositas yang sangat rendah.

Untuk menciptakan cairan yang sempurna, para ilmuwan pertama kali menggunakan laser untuk menangkap atom gas lithium-6 yang diyakini sebagai fermion.

Para ilmuwan memasang laser sedemikian rupa sehingga kotak optik dibuat di sekitar gas fermionik. Ketika fermion mencapai tepi kotak, mereka melompat kembali ke dalam gas. Juga diperiksa bahwa interaksi antara fermion sekuat yang diizinkan Mekanika kuantum sehingga di dalam Fermion Box mereka harus saling bertabrakan di setiap pertemuan. Ini membuat fermion menjadi cairan yang sempurna.

Ilmuwan telah menganalisis ribuan gelombang suara yang mengalir melalui gas. Kemudian difusi suara diukur atau seberapa cepat suara larut dalam gas, yang berhubungan langsung dengan viskositas atau gesekan internal suatu material.

Anehnya, mereka menemukan bahwa difusi suara cairan sangat rendah sehingga dijelaskan oleh jumlah gesekan kuantum, yang diberikan oleh sifat konstan yang dikenal sebagai konstanta Planck dan massa fermion individu dalam cairan.

Ini adalah pertama kalinya para ilmuwan dapat mengukur difusi suara dalam cairan yang sempurna.

Para ilmuwan sekarang dapat menggunakan cairan sebagai model aliran lain yang lebih kompleks dan sempurna untuk memperkirakan viskositas plasma di alam semesta awal dan gesekan kuantum pada bintang neutron – sifat yang tidak dapat diukur. Ilmuwan bahkan bisa memprediksi secara kasar suara yang akan mereka buat.

Martin Zwierlein, Profesor Fisika bersama Thomas A. Franck DENGANberkata, “Sangat sulit untuk mendengar bintang neutron. Tapi sekarang Anda bisa menirunya di laboratorium dengan bantuan atom, mengocok sup atom itu dan mendengarkan, dan bintang neutron sou klink. ”

Para ilmuwan mengambil ribuan tangkapan layar cairan tersebut saat setiap gelombang suara melewatinya.

Zwierlein kata, “Semua tangkapan layar ini bersama-sama memberi kami sonogram dan itu mirip dengan apa yang dilakukan saat Anda melakukan USG ke dokter.”

Terakhir, kami mengamati riak dalam kepadatan cairan sebagai respons terhadap setiap jenis gelombang suara. Kami kemudian melihat frekuensi suara yang beresonansi atau diperkuat dalam cairan, mirip dengan nyanyian di gelas anggur, dan menemukan frekuensi yang rusak. ‘

Kualitas resonansi memberi tahu saya tentang viskositas atau difusivitas suara dari cairan. Saat cairan memiliki viskositas rendah, cairan dapat membentuk gelombang suara yang kuat dan menjadi sangat keras jika mengenai frekuensi yang tepat. Jika itu adalah cairan yang sangat kental, tidak akan ada respon yang baik. ‘

Para ilmuwan telah mengamati resonansi yang jelas melalui cairan, terutama pada frekuensi rendah. Mereka menghitung difusi suara dari distribusi resonansi. Mereka menemukan bahwa nilai ini juga dapat dengan mudah dihitung dengan bantuan konstanta Planck dan massa fermionik rata-rata dalam gas.

Zwierlein mengatakan bahwa hasil tersebut tidak hanya dapat digunakan untuk memperkirakan gesekan kuantum pada material yang lebih eksotis seperti bintang neutron, tetapi juga dapat membantu memahami bagaimana material tertentu dapat dibawa ke aliran superkonduktor yang sempurna.

Referensi jurnal:

1. Parth B. Patel dkk. Difusi suara universal di Fermigas yang berinteraksi dengan kuat. DOI: 10.1126 / science.aaz5756