Supratekutost

Z Multimediaexpo.cz

Hélium II se „vyplazí“ po povrchu nádoby, aby našlo svoji vlastní hladinu – po krátké chvíli se hladiny v obou nádobách vyrovnají. Rollinova vrstva též pokryje vnitřek větší nádoby; kdyby nebyla zavřená, hélium II by se vyplazilo ven a uniklo.

Fázový diagram helia

Supratekutá látka nebo též supratekutina (z lat. supra = nad) je kapalina s nulovou viskozitou. Tato vlastnost se nazývá supratekutost. Donedávna byla pozorovaná jen u helia při teplotách blízkých absolutní nule.

Objevení

Supratekutost objevil v roce 1937 ruský vědec Pjotr Leonidovič Kapica a nezávisle i John F. Allen spolu s A. D. Misenerem v laboratoři v Cambridge, a to pozorováním, že ⁴He při teplotách nižších než 2,17 K (tzv. He II) protéká trubicemi o průměru 4–10 cm bez měřitelného odporu. Přitom již v prvním dni úspěšného zkapalnění hélia (10. července 1908, Heike Kamerlingh Onnes) se podařilo dosáhnout teploty nižší než 2 K, v dalších experimentech dokonce teploty nižší než 1 K. V těchto teplotách je již ⁴He supratekuté. Na podivné chování kapalného helia pod teplotou 2,17 K ovšem upozornil až Willem Hendrik Keesom, žák prof. Onnese, v březnu roku 1926 na základě studia měrné tepelné kapacity. Pro odlišení kapalné fáze nad a pod teplotou 2,17 K zavádí označení He I a He II. Teorii (semi-mikroskopickou) supratekutosti ⁴He vytvořil Lev Davidovič Landau v roce 1941. Mikroskopická teorie v roce 1998 nebyla uspokojivě vybudována.^[1]

Supratekutost hélia

Supratekutosti lze dosáhnout také u izotopu ³He, které se stává supratekutým při teplotách pod přibližně 0,0025 K. Atomy ⁴₂He (obsahuje 2 protony, 2 neutrony a 2 elektrony, má tedy sudý počet částic. Všechny zmíněné částice jsou fermiony, dohromady tvoří ale celek, který nemůže mít poloviční spin. Atom jako celek se tedy chová jako boson). Pro bosony, ale neplatí Pauliho vylučovací princip a proto k jevu supratekutosti dochází díky vzniku Bose-Einsteinova kondenzátu. Atomy ³He se chovají jako fermiony a k vzniku supratekutého stavu dochází díky tvorbě Cooperových párů, tj. párování dvojic atomů s opačnými spiny.

Související články

• Supravodivost

Reference

1. ↑ ŠAFRATA … [ET AL.], R.S.. Fyzika nízkých teplot. 1. vyd. Praha : Matfyzpress, 1998. 218 s. Ve formátu PDF, velikost 25,5 MB. Dostupné online. ISBN 80-85863-19-7. Kapitola Supratekutost, s. 89-90. (čeština) 

Literatura

• Miloš Rotter: Sto let kapalného helia (Pokroky matematiky, fyziky & astronomie, 4/2008)

Externí odkazy

• Encyklopedie fyziky – Supratekutost