Amerikai kutatók kifejlesztettek egy olyan szuperhűtött héliumot, mely fütyül. Ez a tulajdonság a kutatók szerint a jobb Globális Helymeghatározó Rendszer (GPS) kifejlesztését teszi lehetővé tengeralattjárókban és repülőgépekben.

A trükk, mint kiderült a hélium különleges változatának - hélium-4 - lehűtésében rejlik, melyet kettő értékkel az abszolút nulla fok - -271° - alá hűtenek, ahol súrlódásmentes szuperfolyadékká válik.

Ez pedig azon szuperfolyadék, mely a kutatók szerint váratlanul fütyül, amikor apró lyukakon juttatják át. Így olyan szuperfolyadék giroszkópok alapja lehet, melyekkel a tengeralattjárók GPS navigációját és szeizmikus mérőeszközeit lehet tökéletesíteni. Azon tény, hogy a folyadék koherensen fütyül azt jelenti, hogy a giroszkóp kellőképpen érzékeny lesz.

A gyakorlatilag mozgó részekkel nem rendelkező szuperfolyadék giroszkóp sokkal nagyobb érzékenységet ígér forgómozgás esetén, mint mechanikus ellenfeleik. Mindez olyan jellemző, mellyel a Föld forgásából eredő változásokat a GPS rendszer azonnal észlelni tudja. Jelenleg a Föld forgását rádióteleszkópokkal mérik. Ám a szuperfolyadék giroszkóp használata esetén az egész mérés egy szempillantás alatt megoldható lenne.

Richard Packard a Berkeley fizikusa folyékony hélium-4-et hűtött le, majd juttatta át egy hálózat lyukain, melyek mindegyike az emberi hajszálnál 1000-szer kisebb volt. Ahelyett azonban, hogy állandóan növekvő gyorsulás jellemezte volna, a súrlódásmentes szuperfolyadék elért egy olyan kritikus sebességet, ahol mindegyik lyuk körül mikroszkopikus örvények alakulnak ki és váratlanul lelassították a héliumfolyamot.
A gyorsból a lassú folyásba váltás olyan vibrációkat okoz, melyeket mikrofonnal észlelni lehet és egyfajta kvantumfüttyként lehet érzékelni.

Mivel a fütty hangereje a jármű mozgásának megfelelően változik, a tengeralattjárók, repülőgépek és hajók olyan területen, ahol nincs GPS a füttyögő szuperfolyadék giroszkópok alapján navigálhatnak. A hajók inerciális navigációs rendszerei három giroszkóp és három sebességmérő kombinált munkájára támaszkodnak a helyzet meghatározáshoz.

A forgásra érzékeny szuperfolyadék giroszkóp emellett a szeizmológusokat is segítheti, hogy lemérjék, a Föld felszíne hogyan mozog egy rengés során, és ezzel sokkal részletesebb képet készíthetnek a bolygó szerkezetéről. A hélium-4 fagyos hőmérséklete ellenére a kutatók szerint a gáz "melegsége" az, mely szuperfolyadék giroszkópok számára kitűnő alapanyaggá teszi.

A szuperfolyadék halmazállapot fenntartásához a hélium-4-et körülbelül 2 Kelvin fokon kell tartani, mely egy olyan hőmérséklet tartomány, amelyet a kereskedelmi forgalomban lévő úgynevezett kriosztátokhoz - alacsony hőmérsékletre hűthető tartály - alkalmaznak. A korábbi fütyülő héliumos giroszkóp kísérletek a hélium-3 köré csoportosultak, melyet még alacsonyabb hőmérsékleten kellett tartani komplikált hűtőkben.

A szuperfolyadék giroszkópok azonban nemcsak a Földön segíthetik a kutatókat, hanem az űrhajókon és a bolygót figyelő szeizmométereken is. Packard szerint azonban még sokat kell javítani a technológián, többek között meg kell határozni egy ilyen giroszkóp alapvető érzékenységét, majd valahogyan beépíteni egy kriogenikus hűtőbe. A jelenleg is elérhető kriogenikus hűtők ugyanis működésük közben is vibrálnak, ami viszont jelentősen rontaná egy érzékeny hélium-4 giroszkóp működését.




Forrás: Híradó.hu