عجیب اما واقعی: هلیوم سوپر مایع از دیوار بالا می رود!

دهه هاست که دانشمندان می‌دانند اگر هلیوم مایع را تا چند درجه پایین تر از دمای جوش آن یعنی دمای منفی ۲۶۹ درجه سانتیگراد سرد کنند، قادر به انجام اعمالی خواهد بود که دیگر مایعات قادر به انجام آن نیستند مانند بالارفتن از دیواره‌ی ظرف از طریق شکاف های بین مولکولی.

این ذره هایی که از دیواره بالا میروند حتی قادرند در حین چرخش ظرف حالت سکون خود را حفظ کرده و همراه ظرف شروع به گردش نکنند.

خاصیت مویینگی در هلیوم سوپر مایع

در این مرحله هلیوم به سوپر مایع تبدیل می‌شود و می‌تواند بدون اصطکاک جریان پیدا کند.

یکی از تفاوت های هلیوم مایع با سوپر مایع در این است که هلیوم مایع پس از مدتی کوتاه که در ظرف ریخته می‌شود از حرکت بازمی‌ماند. در حالی‌ که اگر هلیوم سوپر مایع را در ظرفی بریزیم و پس از میلیون ها سال بازگردیم، می‌بینیم که همچنان در حال چرخش است!

علت استفاده از هلیوم-۴ در این پژوهش ها مایع ماندن آن حتی در دماهای نزدیک به صفر مطلق است. درحالی که اکثر مواد در این دما جنبش اتم های خود را از دست داده و تبدیل به جامد می‌شوند. علت این امر جرم بسیار پایین ذرات و نیروی بین مولکولی بسیار ضعیف هلیوم است.

چند ویژگی جالب از سوپر مایعات

یکی از ویژگی های منحصر به فرد موادی مانند هلیوم سوپر مایع یکسان بودن حالت کوانتومی آنهاست. بدین معنا که اگر یکی از ذرات حرکت کند همگی حرکت خواهند کرد. این ویژگی به آن‌ها اجازه می‌دهد که بدون اصطکاک در میان ترک‌های اتمی حرکت کرده و خود را از کف ظرف به بالای آن برسانند.

یکی دیگر از ویژگی‌های منحصر به فرد این مواد ویسکوزیته‌ی آن‌هاست که صفر در نظر گرفته می‌شود. این مواد هدایت گرمایی به شدت بالایی دارند. در شکل زیر نمودار فازی هلیوم ۴ را برای دمای صفر کلوین مشاهده می‌کنید.

نمودار فازی سوپر هلیوم مایع در دماها و فشارهای مختلف