Natuurkundigen van Lancaster University hebben vastgesteld waarom objecten die door superfluïde helium-3 bewegen geen snelheidslimiet hebben in een voortzetting van eerder Lancaster-onderzoek.

Helium-3 is een zeldzame isotoop van helium, waarin één neutron ontbreekt. Het wordt supervloeibaar bij extreem lage temperaturen, waardoor ongebruikelijke eigenschappen zoals een gebrek aan wrijving voor bewegende objecten.

Men dacht dat de snelheid van objecten die door superfluïde helium-3 bewegen fundamenteel beperkt was tot de kritische Landau-snelheid, en dat het overschrijden van deze snelheidslimiet de superfluïde zou vernietigen. Eerdere experimenten in Lancaster hebben aangetoond dat het geen strikte regel is en dat objecten met veel grotere snelheden kunnen bewegen zonder de fragiele superfluïde toestand te vernietigen.

Nu hebben wetenschappers van Lancaster University de reden voor het ontbreken van de snelheidslimiet gevonden:exotische deeltjes die in het superfluïde aan alle oppervlakken kleven.

De ontdekking kan leiden tot toepassingen in kwantumtechnologie, zelfs kwantumcomputers, waar meerdere onderzoeksgroepen al gebruik willen maken van deze ongebruikelijke deeltjes.

Om de gebonden deeltjes in zicht te schudden, de onderzoekers koelden superfluïde helium-3 af tot op een tienduizendste graad van het absolute nulpunt (0.0001K of -273,15 °C). Vervolgens bewogen ze met hoge snelheid een draad door de superfluïde, en gemeten hoeveel kracht nodig was om de draad te bewegen. Afgezien van een extreem kleine kracht die verband houdt met het verplaatsen van de gebonden deeltjes wanneer de draad begint te bewegen, de gemeten kracht was nul.

Hoofdauteur Dr. Samuli Autti zei:"Superfluid helium-3 voelt als vacuüm voor een staaf die er doorheen beweegt, hoewel het een relatief dichte vloeistof is. Er is geen weerstand, helemaal niet. Ik vind dit heel intrigerend."

doctoraat student Ash Jennings voegde toe:"Door de staaf van bewegingsrichting te laten veranderen, konden we concluderen dat de staaf zal worden verborgen voor de supervloeistof door de gebonden deeltjes die hem bedekken, zelfs als de snelheid erg hoog is.""De gebonden deeltjes moeten in eerste instantie bewegen om dit te bereiken, en dat oefent een kleine kracht uit op de staaf, maar als dit eenmaal gedaan is, de kracht verdwijnt gewoon helemaal", zei dr. Dmitry Zmeev, die het project begeleidde.

Tot de Lancaster-onderzoekers behoorden Samuli Autti, Sean Ahlström, Richard Haley, Ash Jennings, George Pickett, Malcolm Poole, Roch Schenen, Victor Tsepelin, Jakub Vonk, Tom Wilcox, Andrew Woods en Dmitry Zmeev. De resultaten zijn gepubliceerd in Natuurcommunicatie .