DAS Forum für Enthusiasten

normal Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

1 Woche 6 Tage her - 1 Woche 6 Tage her
#9005
Hallo!

Ultrakaltes Labor:

Um die Suprafluidität in molekularem Wasserstoff zu demonstrieren, schlossen Forscher der University of British Columbia, des RIKEN und der Kanazawa University die Moleküle in einem Nanotröpfchen Helium ein und betteten anschließend ein Methanmolekül in die Wasserstoffmoleküle ein.
Durch Bestrahlen des Methans mit einem Laserstrahl brachten sie es in Rotation. Messungen der Rotation führten zu der Entdeckung des Beginns der Suprafluidität in Wasserstoff.Ein internationales Team unter der Leitung von Chemikern der University of British Columbia (UBC), Kanada, hat überzeugende experimentelle Belege für eine suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff bei 0,4 K vorgelegt. Diese Phase, die 1972 theoretisch vorhergesagt wurde, wurde bisher nur in Helium und ultrakalten atomaren Gasen beobachtet, nicht jedoch in Molekülen. Die Arbeit könnte Wissenschaftlern ein besseres Verständnis von Quantenphasenübergängen und kollektiven Phänomenen ermöglichen. Spekulativer betrachtet, könnte sie die Speicherung und den Transport von Wasserstoff voranbringen. Suprafluidität ist ein quantenmechanischer Effekt, der bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt auftritt. Nähert sich die Temperatur bestimmter Flüssigkeiten diesem Wert, gehen sie in einen viskositätsfreien Zustand über und beginnen widerstandslos zu fließen – ein Verhalten, das sich grundlegend von dem gewöhnlicher Flüssigkeiten unterscheidet. Zuvor wurde Suprafluidität in Helium (3He und 4He) sowie in Clustern ultrakalter Atome, sogenannten Bose-Einstein-Kondensaten, beobachtet. Molekularer Wasserstoff (H2), das einfachste und leichteste aller Moleküle, sollte grundsätzlich auch bei ultrakalten Temperaturen supraflüssig werden. Wie 4He ist H2 ein Boson und kann daher theoretisch zu einer supraflüssigen Phase kondensieren. Das Problem ist jedoch, dass dieser supraflüssige Zustand voraussichtlich erst bei einer Temperatur zwischen 1 und 2 K eintritt, was unter seinem Gefrierpunkt von 13,8 K liegt. 

Warnung: Spoiler!


Ein ähnliches ausführliches Paper:
www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu1093
Forschungsartikel
CHEMISCHE PHYSIK
Teilen auf Erforschung molekularer Suprafluidität in Wasserstoffclustern

Zusammenfassung
Molekularer Wasserstoff (H2) wird seit langem als suprafluid – ein Zustand der Viskosität Null – bei extrem niedrigen Temperaturen vorhergesagt. Seine Existenz bleibt jedoch trotz mehrerer experimenteller Berichte umstritten. In dieser Studie untersuchten wir die Infrarotübergänge von Methan, eingebettet in Cluster von Parawasserstoffmolekülen, bei 0,4 K mittels hochauflösender Helium-Nanotröpfchenspektroskopie. Unsere Ergebnisse zeigten vollständig quantisierte Rotationszustände von Methan mit minimaler Interferenz durch umgebende H2-Moleküle. Dies ermöglichte die präzise Bestimmung der Rotationskonstante für jeden Wasserstoffcluster. Die Clustergrößenabhängigkeit der ermittelten Rotationskonstante stimmt mit dem durch Pfadintegral-Monte-Carlo-Simulationen vorhergesagten Verhalten überein. Dies deutet darauf hin, dass mehr als 60 % der Wasserstoffmoleküle in den Clustern an quantenbosonischen Austauschprozessen teilnehmen, einem charakteristischen Merkmal der Suprafluidität. Diese Arbeit liefert starke experimentelle Beweise für die Existenz einer supraflüssigen Phase von molekularem Wasserstoff bei 0,4 K und stellt einen großen Fortschritt im Verständnis des Quantenverhaltens in molekularen Systemen dar. 
Das könnte auch eine Bedeutung für Quantenzustände und - übergänge wie bereits erwähnt sein und oder zur Erklärung des Anfangs oder Endes des Universum dienen und außer mir sicher UN73 interessieren. Ich las zwei Artikel heute nur flüchtig, also auf bald. Mondlicht
Letzte Änderung: 1 Woche 6 Tage her von Mondlicht2.

Bitte Anmelden oder Registrieren um der Konversation beizutreten.

Re: Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

1 Woche 5 Tage her
#9040
Die Arbeit könnte Wissenschaftlern ein besseres Verständnis von Quantenphasenübergängen und kollektiven Phänomenen ermöglichen. Spekulativer betrachtet, könnte sie die Speicherung und den Transport von Wasserstoff voranbringen. Suprafluidität ist ein quantenmechanischer Effekt, der bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt auftritt. Nähert sich die Temperatur bestimmter Flüssigkeiten diesem Wert, gehen sie in einen viskositätsfreien Zustand über und beginnen widerstandslos zu fließen – ein Verhalten, das sich grundlegend von dem gewöhnlicher Flüssigkeiten unterscheidet. Zuvor wurde Suprafluidität in Helium (3He und 4He) sowie in Clustern ultrakalter Atome, sogenannten Bose-Einstein-Kondensaten, beobachtet. Molekularer Wasserstoff (H2), das einfachste und leichteste aller Moleküle, sollte grundsätzlich auch bei ultrakalten Temperaturen supraflüssig werden. Wie 4He ist H2 ein Boson und kann daher theoretisch zu einer supraflüssigen Phase kondensieren. Das Problem ist jedoch, dass dieser supraflüssige Zustand voraussichtlich erst bei einer Temperatur zwischen 1 und 2 K eintritt, was unter seinem Gefrierpunkt von 13,8 K liegt. 
Es ist immer interessant, wenn "neue" Experimente "alte" Vorhersagen bestätigen. Das bringt die Physik weiter.

Eine technische Anwendung sehe ich für suprafluiden Wasserstoff nicht. Der Aufwand, eine Leitung auf 1 K abzukühlen, ist viel zu groß, als dass man sich diesen Effekt zum Transport verwenden kann.

Bitte Anmelden oder Registrieren um der Konversation beizutreten.

Re: Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

1 Woche 5 Tage her - 1 Woche 5 Tage her
#9043
www.swm.de/unternehmen/magazin/innovatio...raleiter-testbetrieb
21.01.2025 | Der Strombedarf steigt kontinuierlich – und damit die Herausforderung, unser Netz bei erhöhter Leistungsfähigkeit stabil zu halten. Die SWM Infrastruktur, Netzbetreiber in München, entwickelt mit Partnern derzeit eine Supraleitung, die genau das sicherstellen soll: energieeffizienter als herkömmliche Leitungen über lange Strecken hinweg verlässlich Strom übertragen. Seit Oktober 2024 wird ein Prototyp im Hauptumspannwerk Menzing getestet, 2030 soll er in Betrieb gehen.
Die neuen Supraleiter nennt man Hochtemperatur-Supraleiter, denn sie funktionieren bereits bei etwas höheren Temperaturen, um die minus 200 Grad Celsius.
Letzte Änderung: 1 Woche 5 Tage her von Rainer Raisch.

Bitte Anmelden oder Registrieren um der Konversation beizutreten.

Re: Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

1 Woche 5 Tage her
#9044
Spannend. Hier stellt sich die Frage, was mehr Energie verbraucht, der Transportverlust des Stroms oder die Kühlung des Stickstoffs.

Bitte Anmelden oder Registrieren um der Konversation beizutreten.

Re: Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

1 Woche 5 Tage her
#9049
Spannend.
Kaum zu glauben, dass sich das innerhalb einer Stadt rentiert.
Aber es sind ja diverse Vorteile durch die höhere Kapazität, so genügt eine Leitung statt mehreren.

Bitte Anmelden oder Registrieren um der Konversation beizutreten.

Re: Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

1 Woche 4 Tage her
#9055
Danke von: Mondlicht2

Bitte Anmelden oder Registrieren um der Konversation beizutreten.

Re: Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

1 Woche 4 Tage her - 1 Woche 4 Tage her
#9062
Rainer schrieb: Die neuen Supraleiter nennt man Hochtemperatur-Supraleiter, denn sie funktionieren bereits bei etwas höheren Temperaturen, um die minus 200 Grad Celsius.
HA, KREISCH! Naja, jibt ja ooch GefrierBRAND, haha
Letzte Änderung: 1 Woche 4 Tage her von Mondlicht2.

Bitte Anmelden oder Registrieren um der Konversation beizutreten.

Re: Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

1 Woche 4 Tage her - 1 Woche 4 Tage her
#9063
approximately 1 K
In February 2003, the Boomerang Nebula was observed to have been releasing gases at a speed of 500,000 km/h (310,000 mph) for the last 1,500 years. This has cooled it down to approximately 1 K, as deduced by astronomical observation, which is the lowest natural temperature ever recorded.

spark.iop.org/coldest-place-universe
Nehmen wir mal an, das stimmt in etwa... 1K ... und schauen zu wie Wasserstoff suprafluid werden würde... nur mal angenommen - was hieße das für verschiedene Bereiche im und um den  Nebel? Was würde passieren? Und ja, ist schon ein paar Jahre alt.
Letzte Änderung: 1 Woche 4 Tage her von Mondlicht2.

Bitte Anmelden oder Registrieren um der Konversation beizutreten.

Re: Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

1 Woche 4 Tage her
#9069
Im Weltraum könnte die Dichte von Wasserstoff zu gering sein, als dass sich Suprafluidität einstellen könnte, auch bei sehr geringen Temperaturen.
Danke von: Mondlicht2

Bitte Anmelden oder Registrieren um der Konversation beizutreten.

Re: Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

1 Woche 4 Tage her - 1 Woche 4 Tage her
#9071
Im Weltraum könnte die Dichte von Wasserstoff zu gering sein, als dass sich Suprafluidität einstellen könnte, auch bei sehr geringen Temperaturen.








 
Danke für den Tipp. Ich habe das noch längst nicht auf theoretische (geschweige denn praktische, haha) machbarkeit hin abgeklopft, da brauche ich noch sehr viel mehr Wissen  und Gespräche mit x und y. (Nein, Yukterez, wenn du einwendest, so wie du die Jugend kennst, meine ich sicher einen Chat Bot? Meine ich nicht, ich meine Bekannte von mir. Menschen. Oke? 😉 )
Im Augenblick habe ich jedenfalls Bock mich damit ausgiebiger zu beschäftigen. Mir fiel nur auf, wie viele Theorien von einem "strömenden fließenden - flüssigen -  Universum Grundmedium ausgehen", Panta Rhei, vielleicht fälschlicherweise, wie auch immer - das ist bereits semantisch geprägt, wenn  wir von der "Verdünnung" der Dichte sprechen, je weiter und ferner von unserer Galaxie, ist doch echt scharf, oder? Das Wort "Verdünnung" rührt daher...

- vom vermaledeiten Ether will ich nicht reden, der Name schon - omg -  aber ein in weiter Ferne F A S T Ideales Vakuum (IV - wenn auch mit QF, mit oder ohne DE, egal) ist ja bereits ziemlich reibungslos ...  schluß, irgendwann mehr dazu.
Schönen Sonntagabend, lieben Gruß, Rainer & Claus!
Mondlicht
Letzte Änderung: 1 Woche 4 Tage her von Mondlicht2.

Bitte Anmelden oder Registrieren um der Konversation beizutreten.

Re: Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

1 Woche 4 Tage her - 1 Woche 4 Tage her
#9072
In den Voids geht man von einer Dichte von ρv = (6e-27) kg/m³ aus. Zieht man DE ab, bleiben (ohne DM herauszurechnen) nur noch 0,1 Protonen pro m³.
Dies umfasst allerdings auch die dortigen Galaxien.
Letzte Änderung: 1 Woche 4 Tage her von Rainer Raisch.
Danke von: Mondlicht2

Bitte Anmelden oder Registrieren um der Konversation beizutreten.

Re: Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

1 Woche 4 Tage her - 1 Woche 4 Tage her
#9073
Die Galaxiendichte beträgt etwa
ng = (3e-69) 1/m³
In den Voids soll diese auf 20% des Wertes sinken also 6e-70 1/m³
www.spektrum.de/lexikon/astronomie/voids/518
Letzte Änderung: 1 Woche 4 Tage her von Rainer Raisch.

Bitte Anmelden oder Registrieren um der Konversation beizutreten.

Re: Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

1 Woche 4 Tage her - 1 Woche 4 Tage her
#9074
Die Galaxiendichte beträgt etwa
ng = (3e-69) 1/m³
In den Voids soll diese auf 20% des Wertes sinken also 6e-70 1/m³
www.spektrum.de/lexikon/astronomie/voids/518

 
Wie jetzt, mein Bester, seit wann liest du SPEKTRUM??? Ich kenne dich nur darüber nasezwirbelnd...
Mir knallen beim anklicken gleich 5x Werbung und 8 Angebote und alle möglichen Fragen um den Kopf, dass ich das Fenster sofort wieder schloß!!! Lese ich nicht mehr, fertig.
Ich weiß, die (Spektrum) laufen auf dem Zahnfleisch und - naja - du weiß schon.
Letzte Änderung: 1 Woche 4 Tage her von Mondlicht2.

Bitte Anmelden oder Registrieren um der Konversation beizutreten.

Re: Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

1 Woche 4 Tage her - 1 Woche 4 Tage her
#9075
Mir knallen beim anklicken gleich 5x Werbung und 8 Angebote
Ich benütze Adguard ein Addon für FF, ich bekomme da nur wenig Werbung.

Spektrum lese ich zwar nicht, aber für Info nehme ich es schon gerne. Ob das mit 20% Galaxiendichte stimmt, kann man nicht sehen.
Letzte Änderung: 1 Woche 4 Tage her von Rainer Raisch.

Bitte Anmelden oder Registrieren um der Konversation beizutreten.

Re: Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

1 Woche 4 Tage her - 1 Woche 4 Tage her
#9076
nur noch 0,1 Protonen pro m³.
Im gesamten Universum geht man von einer durchschnittlichen Dichte von
np = 0,2515 1/m³
aus. Genau genommen sind es Baryonen, ein Teil davon ist ja auch Helium.
Letzte Änderung: 1 Woche 4 Tage her von Rainer Raisch.

Bitte Anmelden oder Registrieren um der Konversation beizutreten.

Re: Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff

1 Woche 4 Tage her
#9077
Mir knallen beim anklicken gleich 5x Werbung und 8 Angebote
Ich benütze Adguard ein Addon für FF, ich bekomme da nur wenig Werbung.

Spektrum lese ich zwar nicht, aber für Info nehme ich es schon gerne. Ob das mit 20% Galaxiendichte stimmt, kann man nicht sehen.
 
Ich fass es echt nicht, du hast mir mal einen Psalm erzählt, hahaha, echt sauscharf! Aber ist auch egal, ich mache nur Spaß und sülze nicht wegen deiner Links, mein Lieber, oh das Wasser kocht..... 😉

Bitte Anmelden oder Registrieren um der Konversation beizutreten.