Sztuka ta im się udała, o czym piszą szerzej na łamach Science. Jak wyjaśniają, w pewnych okolicznościach ciepło może zachowywać się jak fala, w efekcie czego porusza się w tę i z powrotem. Przywodzi to na myśl fale dźwiękowe odbijające się między różnymi końcami tego samego pomieszczenia. Prowadząc badania poświęcone zachowaniu ciepła w nadcieczach, członkowie zespołu badawczego dokonali historycznego wyczynu.
Czytaj też: Topologiczne komputery kwantowe. Brakowało tylko tego jednego materiału
Obrazowanie przeprowadzone przez przedstawicieli MIT pokazuje, jak ciepło może poruszać się w formie fali, przypominając w ten sposób fale dźwiękowe. Zarejestrowane materiały ukazują czysty ruch ciepła, niezależny od cząstek materiału. Autorzy zastosowali analogię, za sprawą której porównują uwiecznioną sytuację do scenariusza, w którym połowicznie podgrzewamy zbiornik z wodą tak, by tylko jego część zbliżyła się do temperatury wrzenia.
Woda ta, choć nie wydawałaby się przemieszczać, cały czas zmieniałaby swoją temperaturę, w efekcie czego ciepło przechodziłoby z jednej strony na drugą i z powrotem. Wszystko to przy jednoczesnym sprawianiu wrażenia, że woda wcale się nie porusza.
Przedstawiciele MIT próbowali zarejestrować dźwięk ciepła rozchodzącego się w nadcieczy. Teoretyzowano taką możliwość, lecz brakowało potwierdzających to dowodów
W obszarze zainteresowania autorów znalazły się dźwięki występujące w nadcieczy. Taki stan pojawia się, gdy chmura atomów zostaje schłodzona do skrajnie niskiej temperatury. Atomy zaczynają się wtedy poruszać tak, jak płyn całkowicie pozbawiony tarcia. W teorii ciepło także powinno zachowywać się w ten sposób w stanie nadciekłym, lecz brakowało dowodów, które by to potwierdzały. Niedawno sytuacja kompletnie się zmieniła. Zebrane informacje powinny być przydatne dla naukowców zajmujących się badaniem tego, jak ciepło przemieszcza się przez nadciecze i materiały pokroju nadprzewodników.
Zanim rozpoczęły się eksperymenty, członkowie zespołu badawczego uznali, że w zwykłych cieczach ciepło powinno rozchodzić się w zwyczajny sposób. Z kolei w nadcieczach powinno zachowywać się jak fala i przypominać pod tym względem dźwięk. Kluczem do sukcesu okazała się nowa metoda obrazowania, zwana mapowaniem ciepła.
Czytaj też: Fizycy w szoku! Kwantowe fluktuacje nagle znikają w dwuwymiarowym nadprzewodniku
Jak ona funkcjonuje? O ile w zwykle spotykanych materiałach do obrazowania źródeł ciepła wykorzystuje się czujniki podczerwieni, tak tutaj badacze postawili na częstotliwość radiową, która posłużyła im do śledzenia, jak ciepło przemieszcza się przez nadciecz. Jak zauważyli, fermiony litu-6 rezonują na różnych częstotliwościach radiowych w zależności od ich temperatury. W wyższych temperaturach, gdy zwykłej cieczy było więcej, rezonans zachodził z wyższą częstotliwością. Z kolei tam, gdzie temperatura była niższa, także i częstotliwość rezonansu okazywała się obniżona. Śledząc to zjawisko, wyodrębnili ruch ciepła, który porównali do rozchodzenia się fal dźwiękowych.
