آب که از سر گذشت، چه یک وجب چه صد وجب! البته در این پست قصد ندارم راجع به یک موضوع اخلاقی یا یک موضوع فلسفی بنویسم، این پست یک پست علمیست.
آیا تا به حال دیدهاید که آب خودبخود از ظرف خارج شود؟
مثلا بدون اینکه آن را گرم کنید یا آبی به آن اضافه کنید، آب خودبخود از دیوارههای ظرف بالا بیاید و از ظرف خارج شود؟
نه تنها شما ندیدهاید بلکه من نیز ندیده ام و هیچکس چنین چیزی ندیده است. این موضوع نه فقط برای آب، بلکه برای بسیاری سیالات دیگر نیز صدق میکند.
کدام مایعی را دیده اید که خودش از دیوارهی ظرف آرام آرام بالا بیاید و بریزد بیرون؟
اما سیالاتی وجود دارند که چنین رفتار عجیبی از خود نشان میدهند. به این سیالات، ابرسیال یا superfluid گفته میشود. شما میتوانید در فیلم زیر، رفتار عجیب هلیوم مایع را مشاهده کنید. هلیوم در حالت عادی و در دمای اتاق به صورت گاز است و برای اینکه آن را تبدیل به مایع کنیم، باید آن را تا دمای بسیار کم منفی ۲۶۹ درجهی سانتیگراد یا ۴/۱۵ کلوین سرد کنیم. اگر همچنان به سرد کردن هلیوم ادامه دهیم، در دماهای پایینتر از منفی ۲۷۰/۹۸ درجهی سانتیگراد یا ۲/۷ کلوین، ناگهان ویسکوزیتهی هلیوم مایع به شدت کاهش یافته و تقریبا صفر میشود. ویسکوزیته معیار روانروی یک سیال است.
برای درک بهتر ویسکوزیته، عسل را در نظر بگیرید که ویسکوزیتهی بالایی دارد و روانروی بسیار پایینی دارد و به سختی روی یک سطح حرکت میکند. ویسکوزیتهی آب از عسل خیلی کمتر است و براحتی روی یک سطح میلغزد و حرکت میکند. حالا تصور کنید ویسکوزیتهی هلیوم مایع در حالت ابرسیالیت را که بسیار بسیار ناچیز است. در این حالت هلیوم مایع میتواند براحتی روی هر سطحی بلغزد و بدون هیچ نیروی مقاومی حرکت کند.
ابرسیالها که اولین بار در سال ۱۹۳۸ کشف شدند، میتوانند بدون هیچ اصطکاکی روی سطح حرکت کنند.
مثلا در فیلم، هلیوم مایع که در حالت ابرسیالیت است، اصطکاکی مقابل خود مشاهده نمیکند به راحتی (از طریق تونل زنی کوانتومی) از ظرف بالا میرود و خارج میشود. پدیدهی ابرسیالیت، مشابه پدیدهی ابررسانایی است، با این تفاوت که علت ابررسانایی این است که الکترونها در حین حرکت از درون ابررسانا مقاومتی مقابل خود نمیبینند، اما در این حالت اتمهای ابرسیال هستند که مقاومتی مقابل خود مشاهده نمیکنند. اینکه اساسا چرا ابرسیالات و ابررساناها چنین رفتاری از خود نشان نمیدهند، به ویژگیهای کوانتومی آنها باز میگردد که توضیح آن در این مختصر نمیگنجد.
– اَبا اِباد
توضیح ویدئو : در این ویدئو، کمی هلیوم مایع درون ظرف ریخته میشود، در حالیکه بیرون ظرف کاملا خشک است. وقتی دما پایین میآید و هلیوم به حالت ابرسیالیت میرسد، هلیوم مایع میتواند از دیوار ظرف بالا رفته و از ظرف بیرون بریزد که در ویدئو نیز به خوبی قابل مشاهده است.