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.
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
Aggregatzustände Forschungsupdate - Erstmals suprafluide Phase in molekularem Wasserstoff
Autor
