Nøgleforskellen mellem superfluiditet og superledning er, at superfluiditet er strømmen af helium 4 atomer i en væske, mens superledning er strømmen af en elektronladning inde i et fast stof.
Begreberne superfluiditet og superledning er relaterede fænomener med flow uden modstand, men de beskriver disse flows for forskellige systemer.
Hvad er Superfluidity?
Superfluiditet er en karakteristisk egenskab ved en væske, der har nul viskositet og i stand til at flyde uden tab af kinetisk energi. Hvis vi omrører en supervæske, har den tendens til at danne hvirvler, der fortsætter med at rotere i det uendelige. Vi kan observere superfluiditet i to isotoper af helium: helium-3 og helium-4. Vi kan gøre disse to isotoper flydende ved at afkøle dem til kryogen temperatur.
Superfluiditet er en egenskab ved forskellige andre eksotiske tilstande af stof, der falder ind under astrofysik, højenergifysik og kvantetyngdekraft. Teorien om superfluiditet blev udviklet af den sovjetiske fysiker Lev Landau sammen med Isaak Khalatnikov. Dette fænomen blev dog oprindeligt opdaget af Pyotr Kapitsa og John F. Allen i flydende helium.
Figur 01: Flydende helium er superfluiditet
Når man betragter det flydende helium-4, forekommer dets superfluiditet ved en meget høj temperatur sammenlignet med helium-3. Dette skyldes hovedsageligt, at et helium-4-atom er en bosonpartikel i kraft af dets heltalsspin, mens et helium-3-atom er en fermionpartikel, der kun kan danne bosoner ved at parre sig selv ved en lav temperatur. Desuden var overflødigheden af helium-3 grundlaget for Noble-prisen i fysik i 1996.
Hvad er superledning?
Superledningsevne er et kvantefænomen, hvor visse materialer udviser en høj ledningsevne ved særlige magnetiske og temperaturregimer. Dette fænomen blev opdaget af Onnes i 1911. Der var dog ingen konsekvent mikroskopisk teori, der kunne beskrive, hvorfor superledning opstår på opdagelsestidspunktet. Men Bardeen og Cooper udgav et papir, der angiver det matematiske grundlag for konventionel superledning.
Opdagelsen af superledning skete under undersøgelsen af transportegenskaber for kviksølv (Hg) ved lav temperatur. Onnes opdagede, at under heliumets flydende temperatur (ved ca. 4,2 K) falder kviksølvs resistivitet pludselig til nul. Men forventningen var, at resistiviteten enten ville gå til nul eller divergere ved en temperatur på nul, men ikke pludselig forsvinde ved en endelig temperatur. Denne forsvinden indikerede en ny grundtilstand og blev opdaget som en egenskab ved superledning.
Hvad er forskellen mellem superfluiditet og superledningsevne?
Superfluiditet er en karakteristisk egenskab ved en væske med nul viskositet og i stand til at flyde uden tab af kinetisk energi. Superledningsevne er et kvantefænomen, hvor visse materialer udviser en høj ledningsevne ved særlige magnetiske og temperaturregimer. Den vigtigste forskel mellem superfluiditet og superledning er, at superfluiditet er strømmen af helium 4 atomer i en væske, mens superledning er strømmen af elektronladning inde i et fast stof.
Den følgende infografik udforsker forskellen mellem superfluiditet og superledning i tabelform.
Opsummering – Superfluiditet vs Superledningsevne
Superfluiditet er en karakteristisk egenskab ved en væske med nul viskositet og i stand til at flyde uden tab af kinetisk energi. Superledningsevne er et kvantefænomen, hvor visse materialer udviser en høj ledningsevne ved særlige magnetiske og temperaturregimer. Den vigtigste forskel mellem superfluiditet og superledning er, at superfluiditet er strømmen af helium 4 atomer i en væske, mens superledning er strømmen af elektronladning inde i et fast stof.
