容器から液体が流れ出す「超流動」

 通常、気体は冷却すると液体にな

更新日 2017年10月19日

合計 103pv



容器から液体が流れ出す「超流動」


 液体ヘリウムを絶対零度(-273℃)に近い超低温にした時、容器から液体が外へ流れ出す現象が起きます。これを「超流動」と呼びます。カラス撃退どういうことかと言うと、超低温のもとでは、液体や気体の粘性、つまり結びつこうとする力がゼロになってしまうのです。粘性がゼロになると、気体や液体が拡散してしまいます。このように、物質は、ごく低温にすると、常温の時とは異なる物性(ものの性質)を示すことがあるのです。


超低温を作る技術


 通常、気体は冷却すると液体になり、さらに固体になりますが、レーザーポインター物質によっては気体のまま超低温にすることが可能です。気体から液体に変わる温度(沸点)は、圧力によって変動するので、圧力を調節しながら冷却するのです。


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超低温に冷却するには、高い技術が必要です。冷却とは、言い換えれば物質の運動エネルギーを奪うことです。つまり、物質の分子が動かなくなるほど温度は下がります。近年では、レーザーで分子の動きを止めて冷却する「グリーンレーザーポインター冷却」という方法が開発され、非常に低温の状態を作り出すことができるようになっています。こうして作られた「冷却原子気体」と呼ばれる特殊な気体を利用し、さまざまな研究が進められています。


「超流動」から「超伝導」を探る


 超流動と類似した原理の現象が、金属などの固体でも起こることがあります。超低温下で電気抵抗がゼロになる、「超伝導」です。この物性を利用することで、リニアモーターカーやMRI(核磁気共鳴画像)などの新しい技術が開発されています。超伝導は、比較的高温の状態でも起こることがありますが、実は、なぜそういうことが起こるのか、科学的には解明されていません。

超伝導は、実験・理論ともに非常に複雑な状況を扱う必要があります。その一方で超流動の実験では、レーザー彫刻機冷却原子気体で原子が規則的に並んでいる状態を人工的に作り出せるため、理論と実験の整合性が得やすいという利点があります。超流動を調べることで、超伝導現象の解明につながることが期待されています。

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