كاميرا تصوّر البرودة سريع
عند درجة حرارة 0.1 كلفن — أي أعلى بثلاثة أعشار الدرجة من الصفر المطلق — تتوقف المادة عن الخضوع للقواعد المألوفة. يصبح الهيليوم فائق الميوعة: يتدفق دون احتكاك، ويتسرب عبر الشقوق، ويتصرف كسائل كمومي عملاق واحد. رؤية ما يحدث داخل هذا البرد الشديد مهمة على حافة المستحيل.
بنى العلماء جهازًا يحل هذه المهمة مباشرة. داخل المبرّد (cryostat) — وهو بمثابة ترمس للبرودة القصوى — توجد منصة دوّارة مزودة بكاميرا. ينتقل ضوء الليزر عبر الألياف البصرية، وتُنقل الصورة عبر حزمة من مئة ألف من الألياف الضوئية. الدقة حوالي 30 ميكرومترًا، أي يمكن تمييز تفاصيل بحجم شعرة إنسان رفيعة.
في إحدى التجارب، أُطلقت جسيمات مضيئة في الهيليوم السائل — يتراوح قطرها من 1 إلى 6 ميكرومترات. أُطلقت من سطح بلورة كهرضغطية (piezoelectric) باهتزازات قصيرة بتردد مليون مرة في الثانية. صورت الكاميرا مسارات الجسيمات بسرعة تصل إلى 990 إطارًا في الثانية.
تتيح هذه اللقطات رؤية كيفية تفاعل الدوامات الكمومية — وهي تيارات دوّارة متناهية الصغر — مع الجسيمات. يشبه ذلك ظهور دوامات غير مرئية فجأة في ماء هادئ تمامًا، تجذب كل ما حولها. سابقًا، كانت هذه العمليات تُدرس بشكل غير مباشر، أما الآن فيمكن ملاحظتها مباشرة.
يفتح الجهاز الطريق لدراسة الاضطراب الكمومي (quantum turbulence) — أحد أكثر مجالات الفيزياء غموضًا. فهم كيفية انتقال الطاقة من الدوامات الكبيرة إلى الصغيرة في الوسط فائق الميوعة قد يلقي الضوء على العمليات في النجوم النيوترونية وحتى في الكون المبكر.
عند درجة حرارة 0.1 كلفن، تكاد الحركة الحرارية للذرات تتوقف تمامًا، ويصبح الهيليوم سائلًا لدرجة أنه يمكن أن يتسرب عبر مسام الزجاج التي لا تسمح بمرور الماء العادي.
في رواية غريغ إيغان «الحجر الصحي»، تُستخدم السوائل فائقة الميوعة لصنع حواسيب كمومية، ومراقبة الدوامات في الهيليوم تذكّر بمحاولات الأبطال رؤية البنى الخفية للواقع.