Elio-3 superfluido, scoperto il perché della mancanza di attrito

I fisici della Lancaster University hanno stabilito perché gli oggetti che si muovono attraverso l’elio-3 superfluido non sono soggetti a limiti di velocità. L’elio-3 è un raro isotopo dell’elio, in cui manca un neutrone. Diventa superfluido a temperature estremamente basse, consentendo proprietà insolite come la mancanza di attrito per oggetti in movimento.

Si pensava che la velocità degli oggetti che si muovevano attraverso l’ elio-3 superfluido fosse fondamentalmente limitata alla velocità critica di Landau e che il superamento di questo limite di velocità avrebbe distrutto il superfluido. Precedenti esperimenti a Lancaster hanno scoperto che non è una regola rigida e gli oggetti possono muoversi a velocità molto maggiori senza distruggere il fragile stato superfluido.

Ora gli scienziati della Lancaster University hanno scoperto il motivo dell’assenza del limite di velocità: particelle esotiche che si attaccano a tutte le superfici del superfluido. La scoperta potrebbe guidare le applicazioni nella tecnologia quantistica, persino nell’informatica quantistica, dove più gruppi di ricerca mirano già a fare uso di queste particelle insolite.

Un liquido denso dove non c’è resistenza

Per scuotere le particelle legate, i ricercatori hanno raffreddato l’elio-3 superfluido fino a un decimillesimo di grado dallo zero assoluto. Hanno quindi spostato un filo attraverso il superfluido ad alta velocità e misurato quanta forza era necessaria per muovere il filo. A parte una forza estremamente piccola relativa allo spostamento delle particelle legate quando il filo inizia a muoversi, la forza misurata era zero.

L’autore principale, il dottor Samuli Autti, ha dichiarato: “L’elio-3 superfluido è come il vuoto per una barra che si muove attraverso di essa, sebbene sia un liquido relativamente denso. Non c’è resistenza, nessuna. Lo trovo molto intrigante”.

Lo studente Ash Jennings ha aggiunto: “Facendo in modo che la bacchetta cambi la sua direzione di movimento, siamo stati in grado di concludere che la bacchetta sarà nascosta al superfluido dalle particelle legate che la ricoprono, anche quando la sua velocità è molto alta.” “Le particelle legate inizialmente si spostano per raggiungere questo obiettivo, e ciò esercita una piccola forza sull’asta, ma una volta fatto, la forza scompare completamente”, ha detto il dottor Dmitry Zmeev, che ha supervisionato il progetto. I risultati sono pubblicati su Nature Communications.