Supertahkised ja supervedelikud on kvantmehaaniliste nähtuste ühed kõige eksootilisemad näited. Supervedelikud voolavad ilma viskoossuseta ning vedeliku ja anuma seinte vahel ei toimu voolamisel mingit hõõrdumist, sest nende aatomid ‘kondenseeruvad’ ülikoherentsesse aineolekusse. Ka supertahkiseid iseloomustavad koherentsed nähtused, kuid seda nende kristallvõrestiku võretühikutes mitte tahkise enda aatomite vahel.
Isevalmistatud pöörlev krüostaat, mis on võimeline saavutama 15 tuhandiku Kelvini suurust temperatuuri, aitab füüsikutel leida tõendeid supertahkise olemasolu kohta. Pilt: 2011 Kimitoshi Kono and Eunseong Kim
Tahke heelium-4 kangi pöörlemisinertsi vähenemisel selle samaaegsel jahutamisel väga madalate temperatuurideni saadi supertahkiste kohta esimesed eksperimentaalsed tõendid. Füüsikud tõlgendasid tulemusi nii, et vähenemine tähendas mingi koguse supertahke heeliumi tekkimist ning eraldumist ülejäänud kangist, mõjutades selle pöörlemisinertsi ning -sagedust. Teised teadlased aga pakkusid, et inertsi vähenemine tulenes heeliumi viskoossuse ja elastsuse muutumisest temperatuuri mõjul mitte supertahkiseks muutumise tõttu, kirjutab Physorg.com.
Kimitoshi Kono RIKEN Arenenud Teaduste Instituudist Jaapanist, Eunseong Kim KAIST’ist Koreast ning nende kolleegid nendest instituutidest on nüüdseks alternatiivsed tõlgendused ümber lükanud, tehes seda tahke heelium-4 rakukese nihkemooduli(viskoossuse ja elastsuse näitaja) ning pöörlemisinertsi samaaegsel mõõtmisel temperatuurilangusel ühelt Kelvinilt 15 tuhandiku Kelvinini. Rakuke pandi perioodiliselt pöörlema vastu- ning seejärel päripäeva ning samuti ka pidevalt kas vastu- või päripäeva(Joonis 1). Pidev pöörlemine mõjutas heeliumi inertsilist massi kuid mitte selle nihkemoodulit, mistõttu neid näitajaid sai eraldi jälgida.
Pideva pöörlemise puhul oli pöörlemisinertsi muutumise määr selgelt sõltumatu pöörlemiskiirusest, nihkemoodul seda aga polnud. Mõlemad tulemused on erinevad sellest, mida võiks oodata, kui supertahkuse asemel mängiksid rolli hoopiski viskoelastsed efektid. Samuti leidsid teadlased et perioodiline ja pidev pöörlemine mõjutasid pöörlemist erinevalt, tõstatades küsimusi katseseadme kohta.
Andmed toetavad tõlgendust, mille kohaselt tuleneb heelium-4 pöörlemisinertsi muutus madalatel temperatuuridel supertahkusest. See on nähtuse uudsuse ja üllatavuse tõttu oluline, sõnas Kono. ,,Supervedelus tahkises on väga radikaalne nähtus, mis tõestamise korral oleks kindlasti hea kandidaat ka Nobeli Preemiale,” lisas ta. ,,Seetõttu on esmatähtis teha kindlaks, kas seda saab tõestada nii, et ka alternatiivsete tõlgendustega füüsikut selles veenduksid.”
Teadusartikkel “Evidence of Supersolidity in Rotating Solid Helium“