Supraneste

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Supraneste karkaa astian reunojen yli nuolien osoittamalla tavalla. Huomaa myös astian uloimmaisilla reunoilla oleva supraneste

Supraneste on nimitys nestemäiselle aineelle, jossa ei havaita viskositeettia lainkaan hyvin alhaisissa lämpötiloissa.[1] Viskositeetin hävittyä nesteellä ei ole minkäänlaista sisäistä vastustavaa voimaa, joten se on jatkuvassa liikkeessä. Toisin sanoen supraneste ei pysy astiassa vaan se karkaa astian reunuksien ylitse.[2] Lämpötilaa, jossa nesteestä tulee supraneste kutsutaan lambdapisteeksi. Ensimmäisen kerran suprajuoksevuuden havaitsi Heike Kamerlingh Onnes, mutta hän ei pitänyt ilmiötä mielenkiintoisena.

Supranesteiden kiehuminen on poikkeuksellinen muihin nesteisiin verrattuna. Tavallisesti nesteet kiehuvat sekä pinnasta että nesteen sisältä, jolloin muodostuu kuplia. Supranesteet eivät kupli lainkaan, joten nesteen muuttuminen supranesteeksi on helppo havaita kiehumiskuplien yht'äkkisenä katoamisena. Lämmönjohtokyky supranesteillä on teoriassa ääretön, mutta käytännössä erittäin suuri.

Tausta[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Toistaiseksi tunnetaan kaksi supranestettä, jotka ovat heliumin (He) kuudesta isotoopista pysyvimmät 4He ja 3He. Helium muuttuu nesteeksi 4 K:n lämpötilassa ja kun lämpötilaa lasketaan aina 2 K asti heliumnesteessä havaitaan niin sanottu faasitransitio. Tällöin heliumnestettä ei voida kuvata enää klassisen mekaniikan avulla vaan on käytettävä kvanttimekaanista kuvausta. Nestemäinen helium ei kiinteydy lähellä absoluuttista nollapistettä, tämä havaitaan helium-3:n faasidiagrammista. Suprajuokseva helium johtaa lämpöä äärettömän hyvin.[3]

Suprajuoksevia tiloja havaitaan myös alkalimetallien kaasuissa, esimerkiksi 87Rb, 7Li, 23Na, 1H.[4]

Sovellukset[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Supranesteet ovat kvanttihydrodynamiikan suurimpia tutkimuskohteita. Supranestettä ensimmäisinä alkoivat tutkia Pjotr Kapitsa, John Allen ja Don Misener vuonna 1937, joskin ilmiö oli jo heitä aiemmin löydetty. Supranestettä käytetään apuna muun muassa Gravity Probe B:n tutkimuslaitteissa sekä valon nopeuden pienentämiseen.

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Tiina Korkiakoski: Mediaraportti perjantaina 21.11.2003 2003. Teknillinen korkeakoulu. Viitattu 20. kesäkuuta 2007.
  2. Timo Virtanen: Kvanttinesteet 26.9.2005. Oulun yliopisto. Viitattu 20. kesäkuuta 2007.
  3. Vuosikirja 2002 (sivulla 25) 2002. Jyväskylän yliopisto matemaattis-luonontieteellinen tiedekunta. Viitattu 20. kesäkuuta 2007.
  4. Erkki Thuneberg: Suprajohtavuus 2005. Oulun yliopisto Fysikaalisten tieteiden laitos. Viitattu 20.kesäkuuta 2007.