Gewone geluidsgolven - kleine oscillaties van dichtheid - kunnen zich door alle vloeistoffen voortplanten, waardoor de moleculen in de vloeistof met regelmatige tussenpozen samendrukken. Nu hebben natuurkundigen theoretisch aangetoond dat in eendimensionale kwantumvloeistoffen niet één, maar twee soorten geluidsgolven kunnen zich voortplanten. Beide soorten golven bewegen met ongeveer dezelfde snelheid, maar zijn combinaties van dichtheidsgolven en temperatuurgolven.

de fysici, Konstantin Matveev aan het Argonne National Laboratory en Anton Andreev aan de Universiteit van Washington, Seattle, hebben een artikel gepubliceerd over de hybride geluidsgolven in kwantumvloeistoffen in een recent nummer van: Fysieke beoordelingsbrieven .

"Eendimensionale vloeistoffen hebben fascinerende kwantumeigenschappen die al tientallen jaren door natuurkundigen zijn bestudeerd, " vertelde Matveev Phys.org . "Heel verrassend, we hebben kunnen aantonen dat zelfs een in wezen klassiek fenomeen als geluid ook zeer ongebruikelijk is in deze vloeistoffen. Ons werk impliceert dat zelfs de eenvoudigste klassieke eigenschappen van een vloeistof sterk kunnen worden beïnvloed door zijn kwantumkarakter."

Hoewel klassieke vloeistoffen over het algemeen slechts één type geluidsgolf ondersteunen (een dichtheidsgolf), een uitzondering is vloeibaar helium. Als een superfluïde, vloeibaar helium kan stromen zonder wrijving, waardoor het langs de zijkanten van de container kan stromen, onder andere ongebruikelijke eigenschappen. In tegenstelling tot klassieke vloeistoffen, superfluïde helium ondersteunt twee soorten geluidsgolven - een dichtheidsgolf en een temperatuurgolf - die zich met verschillende snelheden voortplanten.

Zoals de natuurkundigen uitleggen, in sommige opzichten lijken eendimensionale kwantumvloeistoffen op superfluïde helium, omdat beide vloeistoffen twee soorten geluidsgolven ondersteunen. Op andere manieren, echter, ze zijn heel verschillend:in plaats van dat de ene geluidsgolf een dichtheidsgolf is en de andere geluidsgolf een temperatuurgolf, de twee geluidsgolven combineren elk kenmerken van zowel dichtheids- als temperatuurgolven. Deze hybride aard van geluidsgolven in eendimensionale kwantumvloeistoffen is anders dan de aard van geluidsgolven in een andere vloeistof, inclusief vloeibaar helium. In aanvulling, de wetenschappers toonden aan dat de twee hybride geluidsgolven zich met bijna gelijke snelheden voortplanten, met het verschil in snelheid afhankelijk van de temperatuur.

In de toekomst, de natuurkundigen verwachten dat deze hybride geluidsgolven experimenteel kunnen worden aangetoond in lange kwantumdraden of atomaire vallen, waarin bekend is dat er eendimensionale kwantumvloeistoffen bestaan.

© 2018 Fys.org