Ключевое различие между сверхтекучестью и сверхпроводимостью заключается в том, что сверхтекучесть - это поток атомов гелия 4 в жидкости, тогда как сверхпроводимость - это поток электронного заряда внутри твердого тела.
Термины сверхтекучесть и сверхпроводимость являются родственными явлениями течения без сопротивления, но они описывают эти течения для разных систем.
Что такое сверхтекучесть?
Сверхтекучесть – характерное свойство жидкости, имеющей нулевую вязкость и способной течь без потери кинетической энергии. Если мы перемешиваем сверхтекучую жидкость, она имеет тенденцию образовывать вихри, которые продолжают вращаться бесконечно. Мы можем наблюдать сверхтекучесть в двух изотопах гелия: гелий-3 и гелий-4. Мы можем превратить эти два изотопа в жидкость, охладив их до криогенной температуры.
Сверхтекучесть - это свойство различных других экзотических состояний материи, которые относятся к астрофизике, физике высоких энергий и квантовой гравитации. Теория сверхтекучести была разработана советским физиком Львом Ландау вместе с Исааком Халатниковым. Однако первоначально это явление было открыто Петром Капицей и Джоном Ф. Алленом в жидком гелии.
Рисунок 01: Жидкий гелий – это сверхтекучесть
При рассмотрении жидкого гелия-4 его сверхтекучесть возникает при очень высокой температуре по сравнению с гелием-3. В основном это связано с тем, что атом гелия-4 является бозонной частицей благодаря своему целочисленному спину, в то время как атом гелия-3 является фермионной частицей, которая может образовывать бозоны только путем спаривания с собой при низкой температуре. Более того, сверхтекучесть гелия-3 послужила основанием для Нобелевской премии по физике в 1996 году.
Что такое сверхпроводимость?
Сверхпроводимость - это квантовое явление, при котором некоторые материалы проявляют высокую проводимость при определенных магнитных и температурных режимах. Это явление было открыто Оннесом в 1911 году. Однако последовательной микроскопической теории, которая могла бы объяснить, почему сверхпроводимость возникает на момент открытия, не существовало. Однако Бардин и Купер опубликовали статью, в которой излагаются математические основы обычной сверхпроводимости.
Открытие сверхпроводимости произошло при изучении транспортных свойств ртути (Hg) при низкой температуре. Оннес обнаружил, что ниже температуры сжижения гелия (около 4,2 К) удельное сопротивление ртути внезапно падает до нуля. Но ожидалось, что удельное сопротивление будет либо стремиться к нулю, либо расходиться при нулевой температуре, но не исчезнет внезапно при конечной температуре. Это исчезновение указывало на новое основное состояние и было обнаружено как свойство сверхпроводимости.
В чем разница между сверхтекучестью и сверхпроводимостью?
Сверхтекучесть – характерное свойство жидкости, имеющей нулевую вязкость и способной течь без потери кинетической энергии. Сверхпроводимость - это квантовое явление, при котором некоторые материалы проявляют высокую проводимость при определенных магнитных и температурных режимах. Ключевое различие между сверхтекучестью и сверхпроводимостью заключается в том, что сверхтекучесть - это поток атомов гелия 4 в жидкости, тогда как сверхпроводимость - это поток электронного заряда внутри твердого тела.
Следующая инфографика исследует разницу между сверхтекучестью и сверхпроводимостью в табличной форме.
Резюме – Сверхтекучесть против сверхпроводимости
Сверхтекучесть – характерное свойство жидкости, имеющей нулевую вязкость и способной течь без потери кинетической энергии. Сверхпроводимость - это квантовое явление, при котором некоторые материалы проявляют высокую проводимость при определенных магнитных и температурных режимах. Ключевое различие между сверхтекучестью и сверхпроводимостью заключается в том, что сверхтекучесть - это поток атомов гелия 4 в жидкости, тогда как сверхпроводимость - это поток электронного заряда внутри твердого тела.
