Представьте себе, что, открыв свой водопроводный кран, вы увидите не только, как вода вытекает из него, но и как втекает обратно. Именно такую картину наблюдали ученые НАСА при исследовании сверхтекучего гелия-4. Они надеются, что в будущем этот феномен поможет при предсказании землетрясений и в космической навигации.

Ученые из Лаборатории Реактивного Движения НАСА стали первыми, кому удалось увидеть эффект Джозефсона (Josephson effect) на примере гелия-4, самого распространенного изотопа известного вещества.

В 1962 году лауреат Нобелевской Премии Брайан Джозефсон (Brian Josephson) впервые предсказал возможность такого феномена. В случае нормальных жидкостей, изменение давления в трубке приводит к перемещению вещества из высокого в более низкое давление (например, воды, текущей вниз из открытого крана). Согласно эффекту Джозефсона при существовании разности давлений жидкость будет двигаться взад- вперед или вверх-вниз со скоростью, пропорциональной этой разности. По существу, этот эффект заставляет такие вещества игнорировать закон тяготения.

В опытах использовались высокоточные термометры, с помощью которых поддерживалась температура, превышающая абсолютный нуль всего на два градуса. В таких условиях гелий-4 переходит в квантовое состояние, в котором его поведение становится очень непредсказуемым. Создав разность давлений в трубке с помощью электромагнитного воздействия, ученые увидели, что жидкость начала двигаться из одного конца в другой.

Этот феномен стал возможным по причине того, что при низких температурах жидкость начинает подчиняться законам квантовой механики. Наблюдение действия эффекта Джозефсона на гелие-4 позволит очень точно измерять вращение, что в будущем даст возможность точно определять скорость вращения Земли. А зная эту величину, можно будет лучше фиксировать движение тектонических плит, а значит — предсказывать землетрясения.

Последующие исследования, возможно, заложат основы создания очень точных и простых гироскопов для навигационных систем космических аппаратов.

Похожие рецепты