Сверхтекучесть твердого гелия: сенсация отменяется?
|
Американские физики ставят под сомнение недавнее сенсационное заявление об открытии сверхтекучести в твердом гелии. По их мнению, для наблюдавшихся в эксперименте аномалий имеются и более прозаические объяснения.
Сверхтекучесть — способность некоторых квантовых жидкостей, в особенности жидкого гелия, течь сквозь микроскопические поры и трещины абсолютно без трения. В принципе, ничто не запрещает сверхтекучей компоненте существовать и в твердом теле (как бы парадоксально это ни звучало), хотя теория такого явления до сих пор не построена. Эти умозрительные рассуждения неожиданно стали актуальными в 2004 году, когда физики из Университета штата Пенсильвания сообщили о наблюдении, а затем и подтверждении, сверхтекучести в твердом гелии-4. В англоязычной литературе за этим странным состоянием вещества сразу закрепился очень звучный, но крайне неудачный термин "supersolid", который русскоязычные СМИ с удовольствием и безо всякого понимания перевели как «сверхтвердое тело».
Напомним, на основании чего было сделано заявление о сверхтекучести в твердом теле. Твердый гелий (а точнее, пористое стекло, пропитанное затвердевшим гелием) находился в герметичном контейнере, который подвешивался на крутильном маятнике. Прикладывая периодическую вращательную силу и наблюдая период угловых колебаний контейнера, можно было извлечь значение его момента инерции. При температуре ниже 0,1 K момент инерции уменьшался, правда на очень малую величину. Именно это привело экспериментаторов к выводу, что в твердом гелии появляется сверхтекучая компонента — ведь она во вращении не участвует.
Сразу после публикации этих сенсационных экспериментальных результатов появились теоретические статьи, предлагающие трактовку данных без привлечения нового явления. Некоторые авторы, например, обращали внимание на то, что между стенкой контейнера и твердым гелием мог образоваться тонкий жидкий слой: именно в нем, а не в самом твердом теле, могла бы наступать сверхтекучесть.
В свежей статье J. G. Dash, J. S. Wettlaufer, Physical Review Letters, 94, 235301 (16 June 2005) физики из Университета Вашингтона и Йельского университета обращают внимание еще на одну возможность — причем самую прозаическую, без привлечения квантовых явлений. Тонкая жидкая прослойка, которая образуется вблизи стенок контейнера, могла приводить к обыкновенному проскальзыванию твердого гелия при вращении сосуда. По оценкам авторов, толщина и вязкость пленки вполне могли привести к наблюдавшимся в экспериментальной статье «аномалиям» момента инерции.
Напрашивающийся вывод прост. Приписывать небольшие отклонения численных величин каким-то принципиально новым эффектам всегда чревато. Зачастую может найтись и обычное явление, почему-то выпавшее из поля зрения исследователей. Подтвердится или нет сверхтекучесть твердого гелия — покажут будущие более надежные и более точные эксперименты.
См. также:
Сверхтекучесть твердого гелия, Экспериментальное подтверждение сверхтекучести твердого гелия — популярные заметки с Scientific.ru.
Игорь Иванов
См. также нашу более позднюю заметку:
Новые эксперименты с твердым гелием не подтверждают сенсацию — «Элементы», 17.07.2005
