В 2004 году американскими физиками была выдвинута гипотеза, согласно которой кристаллический гелий якобы может обладать свойствами сверхтвердости. В этом случае сверхтвердость можно сравнить с аналогичным состоянием жидкостных веществ – сверхтекучестью. Интересен тот факт, что сверхтвердость гелия смола бы обеспечить этому веществу волшебное качество – «перемещаться сквозь стены».
В 2012 году исследователи провели дополнительные эксперименты по изучению необычного свойства кристаллического гелия с более высокой точностью, в результате чего был сделан вывод об ошибочности гипотезы, выдвинутой 8 лет назад. Главная ошибка физиков заключалась в неправильном понимании полученных результатов. Вместе с этим научная ошибка поспособствовала новому витку в развитии измерительной техники и отдельной науки, занимающейся изучением атомных квантовых состояний в кристаллической решетке.
В основе первоначальной гипотезы американских исследователей лежат очень интересные доводы: атомные группы кристаллического гелия могут перемещаться сквозь другие твердые тела. В этом случае можно было говорить об обнаружении у гелия сверхтвердости. В экспериментах, проведенных в 2004 году, ученые использовали осциллятор, который вращался с частотой порядка 1КГц. Осциллятор представлял собой подвижный диск, заполненный особым материалом с порами микроскопического размера. В эти поры вводились атомы гелия, после чего установка охлаждалась до сверхнизких температур и помещалась в специальную камеру, где под высоким давлением гелий кристаллизовался. Полученный в результате испытуемый объект изучался с точки зрения колебаний осциллятора.
В ходе экспериментов учеными было замечено, что гелий необычно реагирует на изменение крутящего момента во время колебаний. Именно поэтому можно предположить, что при наличии у гелия сверхтвердого состояния часть этого вещества в твердом состоянии не перемещается вместе с осциллятором. Чем меньше материала перемещается, тем меньше составляет период колебаний у всей системы. Эти изменения колебаний и были обнаружены учеными, причем подобные эксперименты подтверждались и аналогичными исследованиями других лабораторий.
Однако спустя 3 года гипотеза о сверхтвердости гелия была оспорена учеными из Университета Альберты (Канада). Как заявили инициаторы спора, невозможно считать все количество гелия сверхтвердым. Другими словами, вещество имеет некоторую эластичность, благодаря чему материал может сопротивляться вращению. Таким образом, период колебаний может варьироваться даже без движущейся массы. Эффект сопротивления вращению выглядит существенным препятствием при наличии большого количества гелия, поскольку из-за чрезмерного объема вещества невозможно сформировать идеальный кристалл, а сам процесс кристаллизации гелия носит очаговый характер. Образованные таким образом дислокации не могут вносить какие-либо изменения касательно периодов колебаний.
После споров в ученой среде физики решили повторить эксперимент. Для этого конструкция осциллографа была модернизирована с целью минимизировать влияние эластичности гелия на чистоту эксперимента. Результаты, которые получили исследователи в ходе повторных исследований, не совпали с результатами, имевшими место в 2004 году. Таким образом, физики констатировали отсутствие свойства сверхтвердости у гелия.
Несмотря на заблуждения ученых и опровержение факта наличия сверхтвердости у гелия, появились новые исследования, толчком для которых стали именно эксперименты по поиску свойств сверхтвердости. Также получило новое развитие учение о зависимости свойств объектов на уровне макромира от атомных квантовых состояний.
.jpg)
Комментарии: (0)