Физики объяснили, почему в квантовой жидкости маятник ускоряется

Поведение маятника в квантовой жидкости совершенно контринтуитивно. Любая среда обладает вязкостью, возникающей из-за взаимодействия ее частиц друг с другом. Когда мы опускаем маятник в вязкую среду, он замедляется под воздействием силы сопротивления. В начале 2000-х годов ученые из Хельсинки обнаружили, что при опускании маятника в ферми-жидкость он начинает колебаться быстрее.

Чтобы выяснить причину такого необычного поведения, физики Тимо Виртанен (Timo Virtanen ) и Еркки Тунеберг (Erkki Thuneberg) исследовали поведение атомов гелия-3, образующих при очень низких температурах ферми-жидкость, в которой сильно снижается взаимодействие частиц друг с другом и власть приобретают необычные квантовые законы. Вместо обычных частиц в такой жидкости появляются квазичастицы, которые также обладают спином, зарядом и импульсом.

Согласно расчетам ученых, квазичастицы, отскакивая рикошетом от стен и маятника, перемещаются по жидкости подобно пулям, что оказывает дополнительное воздействие на маятник, вынуждая его колебаться чаще. Эту дополнительную силу ученые, проявив скромность, назвали "силой Ландау". Теперь они планируют поиск новых экспериментов, в которых должна проявляться эта необычная квантовая сила.

Отметим, что закон сохранения энергии тут никак не нарушается. Речь идет об увеличении частоты колебаний, а амплитуда постепенно затухает, поскольку силу трения, пусть и небольшую, никто не отменял.

В последнее время квантовые жидкости активно исследуются, ведь они хранят секреты такого важного явления, как сверхпроводимость. Чтобы сделать жидкость квантовой, ее нужно охладить до сверхнизких температур, когда волна де Бройля частиц, отвечающая их тепловому движению, становится сравнимой с расстоянием между ними и происходит квантовое вырождение жидкости. Для большинства "обычных" веществ такое охлаждение является неприемлемым - они попросту замерзают. Поэтому приходится использовать изотопы гелия, которые могут сохранять жидкое состояние даже при температурах в единицы Кельвина.