A rejtélyes második hang

Ha eddig még nem hallott a második hangról, ideje felfigyelnie! De vigyázat, nem fogja hallani, mert ez a kifejezés a hő terjedésének egy különleges formáját jelöli. Kitalálta ki? Természetesen egy magyar tudós!

A legendás Tisza László, aki 2009-ben, 102 éves korában hunyt el az Egyesült Államokban, volt az első, aki leírta, hogy a hélium, ellentétben más gázokkal, abszolút nulla fokhoz közelítve cseppfolyósodik, de nem fagy meg. Az ő kétfolyadékos modellje világosan megmutatta, hogyan alakul ki a szuperfolyékony állapot – azaz a viszkozitás nélküli jelenség. Talán nem tudtuk, de Tisza felfedezése egy rendkívüli mérföldkő a fizikában!

Tisza László kalandos élete

Az 1907-ben született fizikus Németországban tanult, majd Harkov és Párizs után az MIT professzora lett. Eredeti terve az volt, hogy itthon marad, de egy kommunista röpirat terjesztése miatt nem vehetett részt az egyetemi életben. Párizsban Szilárd Leó javaslatára került Fritz London mellé, aki segített neki felfedezni a folyékony hélium kvantummechanikán alapuló viselkedését.

A második hang felfedezése

Tisza a közönséges akusztikai hullámok mellett felfedezte, hogy a folyékony héliumban létezik egy úgynevezett „termikus hang” – amit ma a második hangnak hívunk. Ez a jelenség a nem egyenletes hőmérséklet hullámszerű terjedéséről szól, nem diffúziós módon, ahogy azt a megszokott anyagok esetében ismerjük.

Ez a felfedezés kapcsolatban van a Bose-Einstein kondenzációval; olyan különleges állapot, amely a szuperfolyékony kvantumgázok világában teremthet új lehetőségeket.

Semmi sem a megszokott módon zajlik

Amikor a hő egy helyről terjed, általában fokozatosan oszlik el. Ezzel szemben a szuperfolyékony kvantumgázok esetében a hő „lötyög” oldalirányban, ami egyfajta hullámszerű terjedést eredményez. Ezt nevezik második hangnak.

Lépésről lépésre a kutatásban

Richard Fletcher, az MIT kutatója úgy írta le a jelenséget, mintha egy tartályban lévő vízről beszélnénk, ahol az egyik oldal forr, míg a másik végig nyugodt marad. Ez a jelenség csak szuperfolyadékok esetében figyelhető meg, amikor az atomfelhőt elérjük az abszolút nulla közeli hőmérsékleten.

Az MIT tudósai kifejlesztettek egy új módszert, amely lehetővé tette a hőhullámok megfigyelését a rádiófrekvenciák használatával. Ez segített abban, hogy a „melegebb”, de még mindig nagyon hideg frekvenciákra összpontosítsanak, élesebben követve a második hang terjedését.

Miért fontos ez számunkra?

Bár sokunk számára talán nem mindennapi téma a szuperfolyékony kvantumgázok, a tudományos közösségben óriási izgalmat keltett a felfedezés. Az anyagtudományban és csillagászatban olyan kérdésekre adhat választ, amelyek a magas hőmérsékletű szupravezetőkkel és neutroncsillagokkal kapcsolatosak.

Ez a tudományos áttörés nemcsak a kutatás jövőjét, hanem a forradalmi fejlődések lehetőségét is előrevetíti!