Bilim insanları, ısının ses gibi davrandığı, 'ikinci ses' adı verilen bu nadir fenomeni ilk kez doğrudan görüntülemeyi başardı.
Bu fenomen, süperakışkan adı verilen egzotik bir maddenin soğuk lityum-6 atomları içinde yeni bir ısı haritalama tekniği kullanılarak görüntülendi. Görüntüler, ısının bir dalga gibi hareket ettiğini, kabın içinde ses gibi yansıdığını gösteriyor.
Isının normalde yayılarak, yavaşça dağıldığı bilinir. Ancak süperakışkan gibi egzotik maddelerde durum farklıdır. Neredeyse mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara soğutulan atom bulutlarından oluşturulan süperakışkanlarda, atomlar eşleşir ve madde içinde sürtünmesiz hareket eder.
Sonuç olarak ısı, normal akışkanlarda olduğu gibi parçacıkların hareketiyle yayılmak yerine, süperakışkan içinde bir ses dalgası gibi ileri geri dalgalanır. Bu 'ikinci ses' ilk kez 1938 yılında bir fizikçi tarafından öngörülmüştü, ancak şimdiye kadar ısı haritalama teknikleri bunu doğrudan gözlemlemeyi başaramamıştı.
Araştırmacılar, ultracold gazların içindeki ısı akışını takip etme sorununu çözmek zorundaydılar. Bu gazlar o kadar soğuk ki, tipik ısı haritalama tekniklerinin dayandığı kızılötesi radyasyon yaymıyorlar. Bunun yerine, fizikçiler atom çiftlerini rezonans frekansları aracılığıyla izlemek için bir yöntem geliştirdiler. Lityum-6 atomları, sıcaklıkları değiştikçe farklı radyo frekanslarında rezonansa girer; daha sıcak atomlar daha yüksek frekanslarda titreşir. Bilim insanları, daha sıcak atomlara karşılık gelen rezonans radyo frekansları uygulayarak, bu atomların tepki vermesini sağladı ve böylece parçacıkların akışını kare kare izleyebildi.
Bir araştırmacı bu durumu şöyle açıkladı: "Sanki bir tankın yarısını kaynama noktasına yakın hale getirmiş gibi düşünün. Sonra baktığınızda, sıvı tamamen sakin görünebilir, ancak aniden diğer taraf ısınır, sonra diğer taraf ısınır ve ısı, sıvı tamamen hareketsiz görünürken ileri geri gider.".
'İkinci ses'in nasıl hareket ettiğini anlamak, bilim insanlarının ultra yoğun nötron yıldızlarının ve yüksek sıcaklıktaki süperiletkenlerin içindeki ısı akışını tahmin etmelerine yardımcı olabilir. Yüksek sıcaklıktaki süperiletkenler, fiziğin "kutsal kase"lerinden biri olarak kabul edilir ve geliştirilmeleri neredeyse kayıpsız enerji iletimini mümkün kılabilir.
Fizikçiler, çığır açan bu tekniğin, evrenin en aşırı nesnelerinden bazıları olan nötron yıldızlarının davranışlarını daha iyi incelemelerini ve daha iyi tasarımlar yapmak için yüksek sıcaklıktaki süperiletkenlerin iletkenliğini ölçmelerini sağlayacağını belirtiyorlar. Araştırmacılar, bu keşfin, anlaşılması veya ulaşılması çok zor olan şeyler hakkında bilgi edinmelerine yardımcı olacağını vurguluyor.
