Cairan

Tekanan dan arus pada ultra-cold superfluids

Design: Aarchiba; SVG rendering: Júlio Reis / CC BY-SA

Superfluids, hanya terbentuk pada suhu mendekati nol absolut, memiliki sifat mekanik yang unik dan aneh. Yvan Buggy dari Institut Photonics and Quantum Sciences di Heriot-Watt University di Edinburgh, Skotlandia, dan rekannya mengembangkan model mekanika kuantum baru dari beberapa sifat ini, yang menggambarkan bagaimana cairan tersebut akan berubah bentuk ketika mengalir di sekitar pengotor.

Bayangkan Anda mulai mengaduk secangkir teh, kembali ke situ lima menit kemudian dan menemukan bahwa teh masih beredar. Dalam dirinya sendiri, ini jelas mustahil, tetapi jika Anda bisa mengaduk secangkir cairan ultra-dingin inilah yang akan terjadi. Di bawah sekitar -270oC – hanya beberapa derajat di atas suhu sedingin, nol mutlak – cairan menjadi superfluid: zat aneh yang tidak memiliki viskositas dan ia akan mengalir tanpa kehilangan energi kinetik, menjalar di sepanjang permukaan dan di sepanjang dinding wadah, dan terus berputar tanpa batas di sekitar sudut.

Superfluids memperoleh sifat ini karena begitu banyak atomnya jatuh ke keadaan energi terendah sehingga sifat mekanis kuantum mendominasi sifat-sifat klasik. Ia memberi sebuah kesempatan unik untuk mempelajari fenomena kuantum pada tingkat makroskopik, jika dalam kondisi ekstrem. Dalam studi ini, Buggy dan rekannya menggunakan persamaan esensial dari mekanika kuantum untuk menghitung tekanan dan aliran dalam superfluid ultracold di bawah perubahan energi potensial. Mereka menunjukkan bahwa aliran fluida akan stabil dan homogen tanpa adanya pengotor. Namun, jika ada pengotor, fluida akan berubah bentuk di sekitar pengotor tersebut.

Jurnal Referensi: Yvan Buggy, Lawrence G. Phillips, Patrik Öhberg. On the hydrodynamics of nonlinear gauge-coupled quantum fluidsThe European Physical Journal D, 2020; 74 (5) DOI: 10.1140/epjd/e2020-100524-3

Tautan ke artikel asli: Stresses and flows in ultra-cold superfluids /  Springer Nature

Diterjemahkan oleh saintifia dengan seizin dari yang bersangkutan, segala kesalahan translasi menjadi tanggungjawab kami.