Дома будет теплее, а счета за свет — меньше: энергию научились направлять, как фонарик
Обычно тепло распределяется, пока не достигнет равновесия. В обычной ситуации, когда более тёплая область в жидкости соприкасается с более холодной, происходит смешивание, приводящее к выравниванию температуры.
Однако исследователи из Массачусетского технологического института, изучая свойства сверхтекучего квантового газа, обнаружили, что тепло может распространяться не как рассеивающаяся энергия, а волнообразно, подобно так называемому "второму звуку"
Панчо Дирибарн из французской Комиссии по атомной энергии и альтернативным источникам энергии и Гренобльского университета Альп считает это открытием, которое может пролить свет на загадки экзотических состояний вещества.
"Второй звук" — это необычное явление, когда тепловая энергия распространяется подобно волне, а не путём обычной диффузии. Вместо медленного рассеивания тепловая энергия пульсирует в материале, подобно звуковым волнам в воздухе.
Хотя это явление редко встречается в повседневной жизни, в системах с экстремально низкими температурами или высокой степенью упорядоченности, таких как некоторые кристаллы или квантовые жидкости, "второй звук" демонстрирует совершенно иной способ передачи энергии. Тепло не просто равномерно рассеивается, а пульсирует, как круги на воде, словно говоря на языке, который мы редко слышим, пишет earth.
Квантовая турбулентность возникает, когда нормальные и сверхтекучие компоненты взаимодействуют в больших масштабах, а затем разделяются в меньших масштабах.
Сверхтекучая жидкость — это особая форма жидкости, не обладающая вязкостью. Гелий-4 проявляет такие свойства при температурах ниже -271 °C.
Даже в условиях, когда жидкость проявляет как сверхтекучие, так и нормальные свойства, трение между этими двумя компонентами может приводить к образованию вихревых структур и, как следствие, к распространению тепловых импульсов в виде "второго звука".
Учёные стремятся изучать высокотемпературные сверхпроводники, проводящие ток с минимальными потерями энергии, и считают, что "второй звук" может помочь понять механизмы теплопереноса в этих системах. Нейтронные звёзды, обладающие невероятной плотностью, также могут содержать квантовые жидкости, передающие тепло в соответствии с принципами "второго звука".
Уточнения
Диффу́зия (лат. diffusio «распространение, растекание, рассеивание; взаимодействие») — неравновесный процесс перемещения (молекул и атомов в газах, ионов в плазме, электронов в полупроводниках и тому подобное) вещества из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией, приводящий к самопроизвольному выравниванию концентраций по всему занимаемому объёму.