Fang ich mal an mit einem aktuellen Thema.
Supersolids sind Materialien, deren Atome in einer regelmäßigen, sich wiederholenden Kristallstruktur angeordnet sind, aber auch ewig fließen können, ohne jemals kinetische Energie zu verlieren. Trotz ihrer verrückten Eigenschaften, die viele der bekannten Gesetze der Physik zu verletzen scheinen, haben Physiker sie schon lange theoretisch vorhergesagt – sie tauchten erstmals 1957 als Vorschlag in der Arbeit des Physikers Eugene Gross auf.
Quelle: Die Atome des Supersolids können sich bewegen, ohne jemals Energie zu verlieren2D Supersolid als 4ter Aggregatszustand.
Im August und September 2021 ist es Forschern der Uni Innsbruck und Hannover erstmals gelungen einen 2D Supersoliden Aggregatszustand herzustellen.
Hä? Was issen das?
Einfach gesagt sind alle Teilchen in einem quantenmechanischer Zustand, bei dem alle Teilchen einen festen Zustand einnehmen, aber Delokalisiert bleiben.
D.H. alle Teilchen sind in einem superfesten Zustand sowohl in einer starren festen Struktur eingeschlossen, aber auch gleichzeitig delokalisiert, wodurch sie sich wie eine Welle verhalten und frei fließen können ohne Reibung im gesamten Festkörper.
„Im superfesten Zustand ist jedoch jedes Partikel über alle Tröpfchen delokalisiert und existiert gleichzeitig in jedem Tröpfchen. Im Grunde haben Sie also ein System mit einer Reihe von hochdichten Regionen (den Tröpfchen), die alle die gleichen delokalisierten Atome teilen. "
Quelle: 2D 'Supersolid', das ohne Reibung fließt, wurde zum ersten Mal hergestellt1. einleitende Projektbeschreibung (Umfang, Ziele, Nutzen/Aufwand etc.)
Umfang
Eine Team von Forschern der Uni Innsbruck und der Uni Hannover haben eine neue Art von zweidimensionalem Material synthetisiert, einen Supersolid, eine bizarre Phase der Materie, die sich gleichzeitig wie ein Festkörper und eine reibungsfreie Flüssigkeit verhält.
Quelle: https://www.sciencenation.de/neuer-2d-supersolid-verhaelt-sich-gleichzeitig-wie-ein-festkoerper-und-eine-reibungsfreie-fluessigkeit/Ziele
Weil die Quantenmechanik uns die Geheimnisse der Natur enthüllt – die Geheimnisse des Universums. Sie erweitert unser Wissen darüber, wie atomare Kräfte funktionieren, im Wesentlichen, wie Materie aufgebaut ist.
Das Studium von Superfluiden und Supersoliden könnte uns eines Tages helfen zu verstehen, wie Neutronensterne entstehen oder wie die Gravitation funktioniert. Es könnte die Brücke zwischen der Quantenmechanik und der Natur des Universums sein – unser Schlüssel zur Entwicklung eines quantenmechanischen Standardmodells!
Quelle: https://www.sciencenation.de/neuer-2d-supersolid-verhaelt-sich-gleichzeitig-wie-ein-festkoerper-und-eine-reibungsfreie-fluessigkeit/Nutzen
Es ist noch zu früh, um zu wissen, ob diese Forschung dabei helfen könnte, eine neue Technologie zu schaffen, aber sie könnte unser Verständnis der Physik, die unser Universum regiert, erheblich verändern. Die Wissenschaftler, die an der Forschung beteiligt sind, erwarten, dass sie Theorien über Quantenphänomene, die noch nicht beobachtet wurden, validieren wird.
Quelle: https://www.sciencenation.de/neuer-2d-supersolid-verhaelt-sich-gleichzeitig-wie-ein-festkoerper-und-eine-reibungsfreie-fluessigkeit/2. aktueller Stand
Aufgrund thermischer Fluktuationen können zweidimensionale (2D) Systeme keinen konventionellen Phasenübergang mit dem Brechen einer kontinuierlichen Symmetrie durchlaufen . Dennoch können sie über den Berezinskii-Kosterlitz-Thouless(BKT)-Mechanismus einen Phasenübergang in einen Zustand mit quasi-ferner Ordnung aufweisen . Ein Paradebeispiel ist das 2D-Bose-Fluid, beispielsweise ein flüssiger Heliumfilm , der bei einer Temperatur ungleich Null nicht kondensieren kann, obwohl er oberhalb einer kritischen Phasenraumdichte suprafluid wird. Die quasi-weitreichende Kohärenz und die mikroskopische Natur des BKT-Übergangs wurden kürzlich mit ultrakalten Atomgasen untersucht.
Quelle: Suprafluides Verhalten eines zweidimensionalen Bose-Gases3. Methodik um die Zielstellung zu erfüllen
Eine direkte Beobachtung der Suprafluidität im Sinne einer reibungsfreien Strömung fehlt jedoch für diese Systeme noch. Hier untersuchen wir die Suprafluidität eines 2D-gefangenen Bose-Gases mithilfe eines sich bewegenden Hindernisses, das von einem mikrometergroßen Laserstrahl gebildet wird. Wir finden eine dramatische Variation der Reaktion der Flüssigkeit in Abhängigkeit von ihrem Entartungsgrad am Ort des Hindernisses.
Quelle: Suprafluides Verhalten eines zweidimensionalen Bose-Gases4. Probleme bei der Umsetzung
Im Moment sind sich die Forscher noch nicht sicher, ob sie mit ähnlichen Techniken und Temperaturen eine größere dreidimensionale supersolide Struktur erzeugen können. Das liegt auch daran, dass die Tröpfchen sehr empfindlich sind. Es wird eine Herausforderung sein, dreidimensionale Magnetfelder zu erzeugen, die eine supersolide Struktur lange genug an Ort und Stelle halten können, um zumindest die Wirbel zu beobachten.
Quelle: https://www.sciencenation.de/neuer-2d-supersolid-verhaelt-sich-gleichzeitig-wie-ein-festkoerper-und-eine-reibungsfreie-fluessigkeit/5. Ausblick (Zeitrahmen, Erfolgschancen)
„In einem zweidimensionalen suprasoliden System kann man zum Beispiel untersuchen, wie sich in der Öffnung zwischen mehrerer beieinanderliegenden Tröpfchen Wirbel bilden. „Diese in der Theorie beschriebenen Wirbel sind bisher noch nicht nachgewiesen worden, stellen aber eine wichtige Folge von Suprafluidität dar“, blickt Francesca Ferlaino bereits in die Zukunft.
Quelle: Suprasolid in eine neue Dimension
uatu schrieb:Eine kritische Stelle ist m.E. die Abdichtung zwischen dem Betonkolben und dem Schacht. Da könnte es möglicherweise grössere Probleme geben. Das ist aber nur eine Vermutung.
