Pada suhu sedingin mungkin - merkuri (dengan bantuan helium cair) - membentuk keadaan yang disebut superkonduktivitas. Sampai sekarang…
Ketika dibawa ke dalam beberapa derajat nol mutlak pada skala Kelvin (minus 273 Celcius atau minus 460 Fahrenheit), helium cair-4 berubah menjadi keadaan superfluid yang luar biasa. Itu berputar, ikal, dan kekurangan tubuh telah membingungkan para ilmuwan selama hampir seabad. Sekarang tim yang dipimpin oleh fisikawan Universitas Washington, menggunakan superkomputer paling kuat yang tersedia untuk ilmu pengetahuan terbuka, telah membuat gambaran teoretis yang menjelaskan perilaku superfluid waktu-nyata. Siapa pihak yang bertanggung jawab di sini? Coba partikel subatom yang disebut fermion.
Femions adalah bagian dari persamaan alami seperti elektron, proton dan neutron ... sama seperti superfluida adalah bagian dari bintang neutron. Berputar antara satu dan 1.000 kali per detik, bintang-bintang neutron - atau pulsar - permukaan superfluid bekerja jauh berbeda dari mitranya di Bumi. Ketika kecepatan meningkat, itu membentuk serangkaian vortisitas kecil yang dikelompokkan dalam pola segitiga ... yang pada gilirannya membentuk kepang dalam struktur superfluid. "Ketika Anda mencapai kecepatan yang benar, Anda akan membuat satu pusaran di tengah," kata Bulgac. “Dan saat kamu meningkatkan kecepatan, kamu akan menambah jumlah vortisitas. Tapi itu selalu terjadi secara bertahap. "
Bisakah sains menciptakannya kembali? Iya. Model laboratorium yang menggunakan ruang vakum dan sinar laser untuk menciptakan medan listrik intensitas tinggi telah berhasil mendinginkan sampel kecil, mungkin 1 juta atom, hingga suhu mendekati nol mutlak. Kemudian "sendok laser" digunakan untuk mengaduk superfluid cukup cepat untuk membuat vortisitas.
"Dalam mencoba memahami perilaku aneh, para ilmuwan telah berusaha untuk merancang persamaan deskriptif, seperti yang mereka gunakan untuk menggambarkan tindakan berputar-putar dalam secangkir kopi saat diaduk." Kata Bulgac. “Tetapi untuk menggambarkan aksi dalam superfluid yang terbuat dari fermion, dibutuhkan sejumlah persamaan yang hampir tak terbatas. Masing-masing menggambarkan apa yang terjadi jika hanya satu variabel - seperti kecepatan, suhu atau kepadatan - berubah. Karena variabel terkait, jika satu berubah orang lain juga akan berubah. "
Salah satu tantangan utama dalam merumuskan hipotesis matematika adalah jumlah daya komputasi yang diperlukan untuk menyelesaikan masalah dengan sejumlah perubahan variabel yang mencapai 1 triliun atau lebih. jadi bagaimana mereka melakukannya? Tim menggunakan komputer JaguarPF di Oak Ridge National Laboratory di Tennessee, salah satu superkomputer terbesar di dunia, setara dengan 70 juta jam, yang akan membutuhkan hampir 8.000 tahun pada komputer pribadi single-core (JaguarPF memiliki hampir seperempat -juta core). Cobalah untuk mendinginkan itu!
"Ini memberi tahu Anda kerumitan perhitungan ini dan betapa sulitnya ini," kata Bulgac. Untuk membuat masalah menjadi lebih kompleks, semakin cepat superfluid diaduk menyebabkannya kehilangan sifat-sifatnya - tetapi tidak secepat yang dihipotesiskan. "Pekerjaan itu berarti bahwa para peneliti dapat 'sampai batas tertentu' mempelajari sifat-sifat bintang neutron menggunakan simulasi komputer." Kata Bulgac. "Ini juga membuka arah baru penelitian dalam fisika atom dingin."
Dan lebih banyak pekerjaan rumah di pihak kita.
Sumber Cerita Asli: University of Washington.
