超流體與玻色-愛因斯坦凝聚
臨界速度
/ KRIT-ih-kul vuh-LOSS-ih-tee /
在光滑的冰面上輕輕滑行,你能一路滑個沒完;可一旦蹬得太猛,冰刀便「咬」進冰裡,削起碎屑,把你拖慢。超流體也有它自己版本的這道極限:只要它動得夠慢,就毫無摩擦地滑行;一旦把它推過某個速度,那無摩擦的魔法便驟然破裂。
臨界速度,就是這道門檻速度。在它以下,超流體根本找不到一種溫和的法子來損失能量——它沒法把運動一點一點地卸掉,因為唯一能用的那些「一點」,都需要一份最低限度的能量,而緩慢的流動付不起。超過臨界速度,流動終於攢夠了手頭的能量去製造那些激發——微小的漣漪或漩渦——而一旦它開始「生」出這些東西,摩擦便重新出現,電流也就像普通液體那樣衰減下去。
它之所以重要,是因為它解釋了超流為何既穩健、卻又並非無條件:無摩擦的流動是緩慢、輕柔運動的特權,並且有一道硬性的天花板。一個誠實的提醒是:實驗中真實的臨界速度,往往遠低於最簡單的理論所預言的,因為粗糙的器壁、渦旋和零星的缺陷,給了流動比理想圖景所設想的更容易開始損失能量的途徑。
拖著一個微小物體緩緩穿過玻色-愛因斯坦凝聚,它會全然不受阻力;可一旦速度越過臨界速度,凝聚體便忽然在它身後甩出一個個小漩渦,物體也感到了拖曳——研究者正觀察到了這一起始的瞬間。
低於臨界速度,毫無拖曳;高於它,凝聚體便甩出渦旋、開始阻擋。
臨界速度不止一個:一個較低,由渦旋最先出現處決定;一個較高,由漣漪狀激發開始登場處決定——實驗通常先撞上較低的那個、由渦旋主導的極限。
又稱
另見