Helium siêu lỏng

Helium siêu lỏng

Khi nghiên cứu chuyên sâu về khí Heli. Người ta đã phát hiện ra một trạng thái mới của nguyên tố này. Heli siêu lỏng. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn những thông tin cơ bản về vấn đề này.

Lịch sử khám phá ra khí Heli siêu lỏng.

Heli lỏng được biết đến khi mà các nhà khoa học Cornell Robert Richardson, David Lee và Douglas Osheroff nhận được gải Nobel về Vật lý vào năm 1996. Họ đã phát hiện ra trạng thái siêu lỏng của Heli lỏng. Tuy nhiên, đó chỉ mới là khởi đầu cho phạm trù nghiên cứu này. Từ đó, các nghiên cứu hiện nay đã có thể tìm ra những yếu tố phức tạp mới bên trong đó. Từ đó làm gợi ý cho nghiên cứu tính siêu dẫn và mô hình lý thuyết về nguồn gốc của vũ trụ.

Nghiên cứu Heli siêu lỏng về tính siêu dẫn.

Thông qua hiện tượng này, các nhà nghiên cứu mong muốn được nhìn thấy một quá trình chuyển pha mới. Vì khi người ta nhận ra được trạng thái này. Họ thấy nó có thể chuyển pha hiệu quả hơn bất cứ những quan sát nào được ghi lại về khí Heli trước đó.

Khi một đồng vị của Heli, chính là Heli-3 được làm lạnh đến khoảng 3,2 độ trước độ không tuyệt đối (-273 oC). Nó sẽ chuyển từ trạng thái khí heli sang trạng thái lỏng- sự chuyển pha. Và nếu tiếp tục làm lạnh đến khoảng một phần nghìn độ so với độ không tuyệt đối thì nó sẽ thành một chất siêu lỏng. Có thể chảy liên tục mà không phụ thuộc vào môi trường xung quanh. Nếu bạn đặt nó vào một kênh tròn thì nó sẽ chảy liên tục trong đó mãi mãi. Không bị dừng lại do ma sát. Điều này tương tự với điện tử của một chất siêu dẫn. Điện tử có thể chạy liên tục mà không chịu ảnh hưởng của các nguyên tử trong dây dẫn.

Ta có thể gọi hai trạng thái khí và lỏng lần lượt là pha A và pha B

Heli trong một số trường hợp được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ mà tại đó Heli được cho là sẽ chuyển từ A về B. Nhưng thực tế nó vẫn ở pha A mặc dù nó có thể tự chuyển đổi sang pha B. Sự chuyển pha có thể xảy ra lúc này là do các tia vũ trụ hay bức xạ địa phương. Nó tạo ra  một điểm như trong quá trình tạo mầm tinh thể. Từ đó sẽ kích phát một chuỗi chuyển đổi pha từ A sang B. Hiện tượng này được gọi là “đường hầm cộng hưởng”.

Trong chất siêu dẫn, điện tử tham gia vào cặp cooper (cặp gồm hai electron có spin quay ngược chiều nhau trong lý thuyết siêu dẫn cơ học lượng tử). Có tính trung hòa về từ sẽ không tương tác với hạt nhân trong dây dẫn. Tương tự, các nguyên tử Heli trong cặp siêu lỏng cũng trung hòa. Quay xung quanh nhau như một chiếc vòng được quăng qua không khí. Các nhà nghiên cứu từ đó sẽ thay đổi một vài khoảng cách để làm thay đổi sự cân bằng về pha A hay pha B. Và cũng sẽ làm thay đổi về khả năng chịu ảnh hưởng từ yếu tố bên ngoài.

Nghiên cứu Heli siêu lỏng gợi ý cho nghiên cứu về vũ trụ.

Trong số tất cả những quy luật vật lý, hiện tượng này được cho là kỳ lạ nhất. Các nhà khoa học đã khám phá ra một loại lực kiểm soát những hành vi tại chân trời sự kiện của lỗ đen. Nó cũng đồng thời đóng vai trò này trong Heli siêu lỏng. Chất lỏng bất thường có thể chảy mà không có ma sát. Loại lực vướng lượng tử này được quan sát cả ở quy mô hố đen và Heli lạnh. Đây có thể coi là là chìa khóa cuối cùng để thiết lập lý thuyết lượng tử được tìm kiếm lâu dài. Giải pháp cho một trong những vấn đề sâu nhất trong vật lý hiện đại.

KHí heli ở trạng thái siêu lỏng có những tính chất giống hố đen vũ tru
KHí heli ở trạng thái siêu lỏng có những tính chất giống hố đen vũ tru

Luật vướng lượng tử

Để nghiên cứu về loại luật vướng lượng tử có thể áp dụng cho cả Heli siêu chảy và hố đen vũ trụ này, người ta tiến hành mô phỏng tại khí Heli.

Sử dụng đồng vị Heli-4. Dùng Heli siêu lỏng này ướp lạnh đến 2 độ so với độ không tuyệt đối. Tại thời điểm này, Heli chuyển từ chất khí về chất lỏng không có độ nhớt. Cho phép nó chảy mà không mất bất kỳ động năng nào.

Trạng thái này rất kỳ lạ vì nó có khả năng chảy ngược lên trên trọng lực.

Trong Heli siêu lỏng, các nguyên tử riêng lẻ tạo thành nó không còn được xác định là thực thể riêng biêt nữa. Chúng trở thành lượng tử vướng vào nhau và chia sẻ sự tồn tại.

Điều này tương tự với một vật chất bị vướng vào chân trời sự kiện của hố đen, lúc này nó biến thành dạng thông tin lượng tử được chia sẻ với hai vùng, nên nó chỉ được xác định bởi diện tích chứ không phải khối lượng của nó.

Kết luận

Nói tóm lại, nếu như những nhà khoa học có thể nghiên cứu và giải thích rõ được trạng thái siêu lỏng của khí Heli, nhất là những giai đoạn trung gian trong quá trình chuyển pha, thì sẽ giúp cho những nhà vũ trụ học giải thích và mô hình hóa được làm sao vũ trụ hình thành hiệu quả qua một chuỗi quá trình chuyển đổi pha trong suốt thời kì hậu Big Bang.

Ngoài những tính chất siêu đặc biệt trên, Helium còn là một sản phẩm thương mại do VietXuanGas cung cấp. Nếu bạn có nhu cầu hãy liên hệ với chúng tôi nhé.

VietXuanGas chuyên cung cấp các sản phẩm khí đặc biệtkhí công nghiệp như: Khí HeliumKhí Sf6Khí Metan…Quý khách có nhu cầu vui lòng liên hệ:

Ms Hải: 0968 669 661

Xin cảm ơn và hân hạnh được phục vụ.