Untuk pertama kalinya, fisikawan menangkap suara cairan yang sempurna

Setelah cairan sempurna dibuat di laboratorium, 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 dikenal sebagai fermion. Pitch yang bisa didengar adalah frekuensi spesifik di mana gas berbunyi seperti tali yang dipetik.

Ilmuwan telah menciptakan fluida sempurna dengan menghasilkan gas dengan interaksi yang kuat dengan fermion. Fermions, tentu saja, lebih suka menyukai satu sama lain. Tetapi jika mereka berinteraksi dengan kuat, mereka dapat bertindak sebagai cairan sempurna dengan viskositas yang sangat rendah.

Untuk menciptakan cairan yang begitu sempurna, para ilmuwan pertama-tama menggunakan laser untuk menangkap gas atom litium-6, yang dianggap fermion.

Para ilmuwan memasang laser sedemikian rupa sehingga menciptakan kotak optik di sekitar gas fermion. Ketika fermion mengenai tepi kotak, mereka melompat ke dalam gas lagi. Juga diperiksa bahwa interaksi antara fermion sekuat yang diperbolehkan mekanika kuantum sehingga di dalam kotak fermion harus bertabrakan satu sama lain pada setiap pertemuan. Ini mengubah fermion menjadi cairan sempurna.

Para ilmuwan telah menganalisis ribuan gelombang suara yang mengalir melalui gas. Mereka kemudian mengukur difusi suaranya atau seberapa cepat suara menghilang dalam gas, yang secara langsung berkaitan dengan viskositas atau gesekan internal suatu material.

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

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

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

READ  Bagaimana tsunami menghantam pantai?

Martin Zwierlein, Profesor Fisika di Thomas A. Franck DENGAN, berkata, ‘Cukup sulit untuk mendengarkan bintang neutron. Tapi sekarang Anda bisa menirunya dengan bantuan atom di laboratorium, kocok sup atom itu dan dengarkan, dan bintang neutron sou klink. ”

Para ilmuwan merekam 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.”

Akhirnya, kami mengamati riak kepadatan cairan dalam menanggapi setiap jenis gelombang suara. Kami kemudian melihat frekuensi suara yang menghasilkan resonansi, atau suara yang diperkuat dalam cairan, mirip dengan nyanyian di gelas anggur dan untuk menemukan frekuensi pecahannya. ‘

Kualitas resonansi memberitahu saya tentang viskositas atau difusivitas suara dari cairan. Ketika cairan memiliki viskositas rendah, ia dapat membentuk gelombang suara yang kuat dan menjadi sangat keras jika dipukul pada frekuensi yang tepat. Jika itu adalah cairan yang sangat kental, ia tidak memiliki resonansi yang baik. ‘

Para ilmuwan telah mengamati resonansi yang jelas melalui cairan, terutama pada frekuensi rendah. Dari distribusi resonansi tersebut, mereka menghitung difusi suara. Mereka menemukan bahwa nilai ini juga dapat dihitung secara sederhana dengan konstanta Planck dan massa fermion rata-rata dalam gas.

Zwierlein mengatakan bahwa selain menggunakan hasil untuk memperkirakan gesekan kuantum dalam materi yang lebih eksotis, seperti bintang neutron, hasil tersebut juga dapat membantu untuk memahami bagaimana bahan tertentu dapat dibuat untuk menunjukkan aliran superkonduktor yang sempurna.

Referensi majalah:
  1. Parth B. Patel dkk. Difusi suara universal dalam gas Fermi yang berinteraksi kuat. DOI: 10.1126 / science.aaz5756
READ  Ilmuwan menjelaskan asal usul pterosaurus, reptil terbang dari era dinosaurus - Lingkungan

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *