Ključna razlika između superfluidnosti i supravodljivosti je u tome što je superfluidnost protok atoma helija 4 u tekućini, dok je supravodljivost protok naboja elektrona unutar čvrstog tijela.
Pojmovi superfluidnost i supravodljivost povezani su fenomeni protoka bez otpora, ali oni opisuju te protoke za različite sustave.
Što je superfluidnost?
Superfluidnost je karakteristično svojstvo tekućine koja ima nultu viskoznost i može teći bez ikakvog gubitka kinetičke energije. Ako promiješamo supertekućinu, ona ima tendenciju formiranja vrtloga koji nastavljaju rotirati unedogled. Možemo promatrati superfluidnost koja se javlja u dva izotopa helija: helij-3 i helij-4. Ova dva izotopa možemo ukapljiti hlađenjem na kriogenu temperaturu.
Superfluidnost je svojstvo raznih drugih egzotičnih stanja materije koja spadaju u astrofiziku, fiziku visokih energija i kvantnu gravitaciju. Teoriju o superfluidnosti razvio je sovjetski fizičar Lev Landau zajedno s Isaakom Khalatnikovim. Međutim, ovaj su fenomen izvorno otkrili Pyotr Kapitsa i John F. Allen u tekućem heliju.
Slika 01: Tekući helij je superfluidnost
Kada se razmatra tekući helij-4, njegova superfluidnost se javlja na vrlo visokoj temperaturi u usporedbi s onom helija-3. To je uglavnom zato što je atom helija-4 čestica bozona, zahvaljujući svom cjelobrojnom spinu, dok je atom helija-3 fermionska čestica koja može formirati bozone samo kroz uparivanje sa sobom na niskoj temperaturi. Štoviše, superfluidnost helija-3 bila je osnova za Nobleovu nagradu za fiziku 1996.
Što je supravodljivost?
Supravodljivost je kvantni fenomen gdje određeni materijali pokazuju visoku vodljivost pri određenim magnetskim i temperaturnim režimima. Ovaj je fenomen otkrio Onnes 1911. godine. Međutim, nije postojala dosljedna mikroskopska teorija koja bi mogla opisati zašto se supravodljivost javlja u vrijeme otkrića. Međutim, Bardeen i Cooper objavili su rad u kojem navode matematičke temelje konvencionalne supravodljivosti.
Otkriće supravodljivosti dogodilo se tijekom proučavanja transportnih svojstava žive (Hg) na niskim temperaturama. Onnes je otkrio da, ispod temperature ukapljivanja helija, (na oko 4,2 K), otpornost žive odjednom pada na nulu. Ali očekivalo se da će otpornost ili ići na nulu ili divergirati na nultoj temperaturi, ali neće iznenada nestati na konačnoj temperaturi. Ovo nestajanje ukazuje na novo osnovno stanje i otkriveno je kao svojstvo supravodljivosti.
Koja je razlika između superfluidnosti i supervodljivosti?
Superfluidnost je karakteristično svojstvo tekućine koja ima nultu viskoznost i može teći bez gubitka kinetičke energije. Supravodljivost je kvantni fenomen gdje određeni materijali pokazuju visoku vodljivost pri određenim magnetskim i temperaturnim režimima. Ključna razlika između superfluidnosti i supravodljivosti je u tome što je superfluidnost tok atoma helija 4 u tekućini, dok je supravodljivost tok naboja elektrona unutar čvrstog tijela.
Sljedeća infografika istražuje razliku između superfluidnosti i supravodljivosti u tabličnom obliku.
Sažetak – Superfluidnost nasuprot supervodljivosti
Superfluidnost je karakteristično svojstvo tekućine koja ima nultu viskoznost i može teći bez gubitka kinetičke energije. Supravodljivost je kvantni fenomen gdje određeni materijali pokazuju visoku vodljivost pri određenim magnetskim i temperaturnim režimima. Ključna razlika između superfluidnosti i supravodljivosti je u tome što je superfluidnost tok atoma helija 4 u tekućini, dok je supravodljivost tok naboja elektrona unutar čvrstog tijela.
