Kluczowa różnica między nadciekłością a nadprzewodnictwem polega na tym, że nadciekłość to przepływ atomów helu 4 w cieczy, podczas gdy nadprzewodnictwo to przepływ ładunku elektronowego wewnątrz ciała stałego.
Terminy nadciekłość i nadprzewodnictwo są powiązanymi zjawiskami przepływu bez oporów, ale opisują te przepływy dla różnych systemów.
Co to jest nadpłynność?
Nadciekłość jest charakterystyczną właściwością płynu, który ma zerową lepkość i może płynąć bez utraty energii kinetycznej. Jeśli mieszamy nadciek, ma tendencję do tworzenia wirów, które wirują w nieskończoność. Obserwujemy nadciekłość występującą w dwóch izotopach helu: helu-3 i helu-4. Możemy upłynnić te dwa izotopy przez schłodzenie ich do temperatury kriogenicznej.
Nadciekłość jest właściwością różnych innych egzotycznych stanów materii, które wchodzą w zakres astrofizyki, fizyki wysokich energii i grawitacji kwantowej. Teorię dotyczącą nadciekłości opracował radziecki fizyk Lew Landau wraz z Isaakiem Chalatnikowem. Jednak zjawisko to zostało pierwotnie odkryte przez Piotra Kapitsę i Johna F. Allena w ciekłym helu.
Rysunek 01: Ciekły hel to nadciekłość
Rozważając ciekły hel-4, jego nadciekłość występuje w bardzo wysokiej temperaturze w porównaniu do helu-3. Dzieje się tak głównie dlatego, że atom helu-4 jest cząsteczką bozonu ze względu na swój całkowity spin, podczas gdy atom helu-3 jest cząsteczką fermionu, która może tworzyć bozony tylko poprzez parowanie ze sobą w niskiej temperaturze. Ponadto nadciekłość helu-3 była podstawą przyznania nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1996 roku.
Co to jest nadprzewodnictwo?
Nadprzewodnictwo to zjawisko kwantowe, w którym pewne materiały wykazują wysoką przewodność w określonych reżimach magnetycznych i temperaturowych. Zjawisko to odkrył Onnes w 1911 roku. Jednak nie było spójnej teorii mikroskopowej, która mogłaby opisać, dlaczego nadprzewodnictwo występuje w momencie odkrycia. Jednak Bardeen i Cooper opublikowali artykuł, w którym podali matematyczne podstawy konwencjonalnego nadprzewodnictwa.
Odkrycie nadprzewodnictwa nastąpiło podczas badania właściwości transportowych rtęci (Hg) w niskiej temperaturze. Onnes odkrył, że poniżej temperatury upłynniania helu (około 4,2 K) rezystywność rtęci nagle spada do zera. Ale oczekiwano, że rezystywność albo spadnie do zera, albo zmieni się w temperaturze zerowej, ale nie zniknie nagle w temperaturze skończonej. To zniknięcie wskazywało na nowy stan podstawowy i zostało odkryte jako właściwość nadprzewodnictwa.
Jaka jest różnica między nadciekłością a nadprzewodnictwem?
Nadciekłość jest charakterystyczną właściwością płynu o zerowej lepkości i zdolnego do płynięcia bez utraty energii kinetycznej. Nadprzewodnictwo to zjawisko kwantowe, w którym pewne materiały wykazują wysoką przewodność w określonych reżimach magnetycznych i temperaturowych. Kluczowa różnica między nadciekłością a nadprzewodnictwem polega na tym, że nadciekłość to przepływ atomów helu 4 w cieczy, podczas gdy nadprzewodnictwo to przepływ ładunku elektronowego wewnątrz ciała stałego.
Poniższa infografika bada różnicę między nadciekłością a nadprzewodnictwem w formie tabelarycznej.
Podsumowanie – Nadciekłość a nadprzewodnictwo
Nadciekłość jest charakterystyczną właściwością płynu o zerowej lepkości i zdolnego do płynięcia bez utraty energii kinetycznej. Nadprzewodnictwo to zjawisko kwantowe, w którym pewne materiały wykazują wysoką przewodność w określonych reżimach magnetycznych i temperaturowych. Kluczowa różnica między nadciekłością a nadprzewodnictwem polega na tym, że nadciekłość to przepływ atomów helu 4 w cieczy, podczas gdy nadprzewodnictwo to przepływ ładunku elektronowego wewnątrz ciała stałego.
