Нанорезонатор и сверхтекучий гелий-3: прорыв в физике квантовых жидкостей экспресс

Сверхтекучесть — состояние жидкости, в котором она течёт без трения, не теряя энергии. Гелий-3, редкий изотоп, обретает это свойство лишь при температурах в тысячные доли градуса выше абсолютного нуля. Теоретический фундамент заложили Лев Ландау и Ричард Фейнман, описав квантовый порядок, защищённый энергетической щелью — своего рода энергетическим барьером, который можно представить как натянутую струну: пока внешнее воздействие слабое, звук остаётся чистым, а сверхтекучесть стабильна.

В новом эксперименте исследователи поместили гелий-3 в каналы толщиной в сотни нанометров и заставили его колебаться, подобно крошечной струне. При малой амплитуде колебаний сверхтекучесть сохранялась, но когда «щипок» усиливали — амплитуду увеличивали — частота резонанса начинала падать. Это означало, что поток пробил энергетическую защиту: щель подавилась, и в системе возросла энтропия — мера беспорядка, отражающая рост хаоса.

Измеряя падение частоты колебаний нанорезонатора, учёные вычислили критическую скорость, при которой энергетическая щель исчезает и сверхтекучесть разрушается. Полученные значения совпали с предсказаниями теории. Такой метод позволяет напрямую зондировать квантовые свойства сверхтекучих жидкостей и открывает путь к разработке сверхчувствительных датчиков и квантовых устройств на их основе.