Om du kunde fördjupa dig i en kvantvätska skulle du höra varje händelse två gånger, eftersom de stödjer två ljudvågor med olika hastighet.

Forskarna har i sitt experiment insett denna märkliga egenskap för första gången i en tredimensionell kvantgas, istället för en kvantvätska. De uppnådde detta resultat genom att kyla en gas av kaliumatomer som fångas av laserstrålar i ultrahögt vakuum till mindre än en miljondels grad över absolut nolltemperatur, där den delvis bildar ett Bose-Einstein-kondensat. De interagerar vanligtvis svagt, men i deras experiment ökar de interaktionen så mycket att gasen blir hydrodynamisk. De exciterar stående vågor vid olika frekvenser och observerar två resonanser av så kallat första och andra ljud.

Denna effekt är väl studerad i kvantvätskor som superfluid helium, men kompressibiliteten hos deras Bose-gas är lika stor som luftens, så det är fortfarande en gas, inte en vätska. Anmärkningsvärt nog beskriver Landaus berömda tvåvätskemodell, en teori utvecklad för superfluid helium på 1940-talet, fortfarande deras superfluid gas väl. I deras system består de två vätskorna huvudsakligen av de kondenserade respektive icke-kondenserade delarna av gasen. De löser experimentellt den relativa rörelsen för de två delarna, som svänger ihop i det klassiska första ljudet men rör sig mitt emot varandra i andra ljud. Den mikroskopiska teoretiska beskrivningen av deras gas är mycket enklare än den för en vätska, och lovar nya insikter om förståelsen av kvanthydrodynamik.

Forskningsuppsatsen publiceras i Physical Review Letters . + Utforska vidare

Ovanliga ljudvågor upptäckta i kvantvätskor