87. Квантова рідина та її характеристика. Надплинність.

Квантова рідина, властивості якої визначаються квантовими ефектами. Квантові ефекти починають виявлятися в рідині при досить низьких температурах, коли довжина хвилі де Бройля для часток рідини, обчислена по енергії їх теплового руху, стає порівнянною з відстанню між ними. Для рідкого гелію ця умова виконується при температурі 3—2. Згідно з представленнями класичної механіки, з пониженням температури кінетична енергія часток будь-якого тіла повинна зменшуватися. У квантовій механіці діє принцип: чим точніше фіксовано положення частки, тим більше виявляється розкид значень її швидкості.Отже, навіть при абсолютному нулі температури частки не можуть займати строго певних положень, а їх кінетична енергія не перетворюється на нуль, залишаються так звані нульові коливання. Амплітуда цих коливань тим більше, чим слабкіше за силу взаємодії між частками і менше їх маса. Якщо амплітуда нульових коливань порівнянна з середньою відстанню між частками тіла, то таке тіло може залишитися рідким аж до абсолютного нуля температури.Зі всіх речовин при атмосферному тиску лише два ізотопи гелію ( 4 He і 3 He) мають досить малу масу і настільки слабку взаємодію між атомами, що залишаються рідкими поблизу абсолютного нуля і дозволяють тим самим вивчити специфіку. ж. Властивостями До. ж. володіють також електрони в металах.

Надплинність — стан речовини, в якому вона втрачає в'язкість. Спостерігається виключно в рідких гелію-4 й гелію-3.

Надплинна фаза має цілу низку дивовижних властивостей. У ній не лише в'язкість, а й ентропія дорівнює нулю. А от теплопровідність при нульовій температурі нескінченна. В надплинному гелії неможливо встановити градієнт температур. При скінченних температурах рідкий гелій проводить тепло зі скінченною, хоча й великою, швидкістю, однак тепло розповсюджується в ньому не за звичайним рівнянням теплопровідності, а у вигляді хвилі, яку називають другим звуком.