Жидкий кристалл из гелия экспресс

Оригинал: "On the Novel Superfluidity in the Second Layer of $$^4$$He on Graphite"
· Jun Usami, Hiroshi Fukuyama
arXiv:2601.05719 · 2026-01-09 · CC BY 4.0 · 1 мин
На графите обнаружена новая сверхтекучая фаза гелия, похожая на жидкий кристалл.

📄 Показана версия «Просто» — «Популярно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.

Гелий на графите ведёт себя как акробат, который одновременно скользит по канату и держит форму. При температурах в 30 милликельвинов (это в сто раз холоднее, чем в открытом космосе) второй слой гелия на графите приобрёл новые свойства: он стал течь без трения и при этом сопротивляться сжатию, как густой мёд. Раньше такие измерения делали на разных образцах, и результаты не совпадали. Теперь на одном и том же кусочке графита одновременно измерили, как гелий колеблется и как поглощает тепло. Оказалось, что новая фаза существует только в узком диапазоне плотности — как полка в шкафу, куда помещается лишь определённое число книг.

Сверхтекучесть — это когда жидкость протекает сквозь тончайшие щели без всякого трения, как вода сквозь сито с невидимыми дырами.

Это открытие поддерживает гипотезу о сверхтекучем жидком кристалле: веществе, которое сочетает текучесть жидкости с упорядоченностью кристалла, как строй солдат, идущих в ногу. Учёные также проанализировали, почему сверхтекучая плотность меняется с температурой по логарифмическому закону. Оказалось, виноваты дефекты на поверхности графита — крошечные неровности, которые действуют как случайная сеть слабых связей. Это как пол в комнате с мелкими камешками: катиться по нему можно, но слегка подпрыгиваешь.

Такая фаза гелия — редкий пример квантового состояния, которое можно изучать в лаборатории. Возможно, она поможет понять, как ведут себя сверхтекучие жидкости в пористых материалах или даже в нейтронных звёздах, где материя находится в экстремальных условиях. А акробат на канате продолжает удивлять: он не просто скользит, но и держит равновесие.

Температура 30 милликельвинов — это -273,12°C, всего на 0,03 градуса выше абсолютного нуля. При такой температуре даже свет, кажется, замедляется.

В романе Грега Игана «Лестница Шильда» сверхтекучие жидкости используются для создания квантовых компьютеров, способных существовать в нескольких состояниях одновременно.

Учёные
Ludwig BoltzmannRudolf ClausiusSatyendra Nath BoseAlbert EinsteinFred HoyleMargaret Burbidge
Понятия
сверхтекучая плотность графит сверхтекучая жёсткость сверхтекучесть сверхпроводимость графена подложка графен кремниевая подложка фазовое поведение воды вязкость никелат переохлаждение сверхпроводимость тонких плёнок гелий-3 неньютоновская жидкость жидкий гелий жидкость дисульфид молибдена эффект Джозефсона испарение