Zespół fizyków z Uniwersytetów w Vermont i Waterloo odkrył, że sfera zimnych atomów helu podąża za dziwacznym prawem fizyki - zwanym prawem obszaru splątania - obserwowanym również w czarnych dziurach. Odkrycie to zostało opisane w 2017 roku w internetowym wydaniu czasopisma Nature Physics.

W latach siedemdziesiątych XX wieku sławni fizycy teoretyczni Stephen Hawking i Jacob Bekenstein odkryli coś dziwnego w czarnych dziurach.

Obliczyli oni, że kiedy materia wpada do jednej z tych bezdennych dziur w przestrzeni, ilość informacji, którą pochłania - co fizycy nazywają entropią - wzrasta tylko tak szybko, jak szybko wzrasta jej powierzchnia, a nie objętość.

- Odkryliśmy, że ten sam rodzaj prawa fizyki jest przestrzegany w przypadku informacji kwantowej w nadciekłym helu - powiedział Adrian Del Maestro, adiunkt na Wydziale Fizyki Uniwersytetu w Vermont i autor projektu.

Aby dokonać swojego odkrycia, dr Del Maestro i współautorzy stworzyli najpierw dokładną symulację fizyki ekstremalnie zimnego helu-4 (izotopu pierwiastka helu) po tym, jak przekształca się on z gazu w formę materii zwaną nadciekłością (lub nadpłynnością).

- Poniżej około dwóch Kelvinów, atomy helu-4 - wykazujące podwójną falowo-cząsteczkową naturę, którą odkrył Max Planck i inni - zlepiają się ze sobą w taki sposób, że poszczególne atomy nie mogą być opisane niezależnie od siebie - wyjaśniają naukowcy.

- Zamiast tego, tworzą one kooperacyjny taniec, który naukowcy nazywają splątaniem kwantowym.

Używając dwóch superkomputerów, zbadali oni interakcje 64 atomów helu w stanie nadpłynności.

Odkryli, że ilość splątanej informacji kwantowej współdzielonej pomiędzy dwoma regionami pojemnika - sfery superpłynnego helu-4 odgrodzonej od większego pojemnika - była określona przez pole powierzchni sfery, a nie jej objętość.

Wygląda na to, że podobnie jak holograf, trójwymiarowa objętość przestrzeni jest w całości zakodowana na jej dwuwymiarowej powierzchni. Zupełnie jak w czarnej dziurze.

Pomysł ten był przypuszczalnie związany z zasadą fizyki zwaną "lokalnością", ale nigdy wcześniej nie został zaobserwowany w eksperymencie.

Dzięki zastosowaniu kompletnej symulacji numerycznej wszystkich atrybutów helu-4, zespół był - po raz pierwszy w historii - w stanie wykazać istnienie prawa obszaru splątania w prawdziwej cieczy kwantowej.

- Nadciekły hel-4 mógłby stać się ważnym zasobem - paliwem - dla nowej generacji komputerów kwantowych - powiedział dr Del Maestro.

- Ale aby wykorzystać jego ogromny potencjał przetwarzania informacji, musimy głębiej zrozumieć, jak on działa - skwitował.

Źródło: Sci-News.com

Hel, drugi najbardziej powszechny pierwiastek we wszechświecie, został odkryty na Słońcu, a dopiero później na Ziemi. Pierre-Jules-César Janssen, francuski astronom, zauważył żółtą linię w widmie Słońca podczas badania całkowitego zaćmienia w 1868 roku. Z kolei Anglik sir Norman Lockyer zdał sobie sprawę, że linia ta o długości fali rzędu 587,49 nanometrów nie mogła być wytwarzana przez żaden znany wówczas pierwiastek. Postawiono hipotezę, że za tę tajemniczą żółtą emisję odpowiedzialny był nowy element Słońca. Ten nieznany pierwiastek został nazwany helem przez Lockyera.

Poszukiwania helu na ziemi zakończyły się w 1895 roku - sir William Ramsay, szkocki chemik, przeprowadził eksperyment z minerałem zawierającym uran o nazwie clevite. Wystawił go na działanie kwasów mineralnych i zebrał wytworzone gazy. Następnie wysłał próbkę dwóm naukowcom, Lockyerowi i sir Williamowi Crookesowi, którzy byli w stanie zidentyfikować hel. Dwóch szwedzkich chemików, Nils Langlet i Per Theodor Cleve, znaleźli hel w clevite mniej więcej w tym samym czasie co Ramsay.

Hel stanowi około 0,0005% ziemskiej atmosfery. Ta śladowa ilość nie jest grawitacyjnie związana z ziemią i jest stale gubiona w przestrzeni kosmicznej. Ziemski hel atmosferyczny zostaje zastąpiony rozpadem pierwiastków promieniotwórczych w skorupie ziemskiej. Rozpad alfa, jeden z rodzajów rozpadu radioaktywnego, wytwarza cząstki zwane cząsteczkami alfa. Cząstka alfa może stać się atomem helu po wychwyceniu dwóch elektronów z otoczenia. Ten nowo utworzony hel może ostatecznie przedostać się do atmosfery przez pęknięcia w skorupie.

Hel jest komercyjnie wydobywany ze złóż gazu ziemnego, głównie z Teksasu, Oklahomy i Kansas. Hel jest używany do nadmuchiwania sterowców, balonów naukowych i balonów imprezowych. Służy jako obojętna osłona do spawania łukowego, do zwiększania ciśnienia w zbiornikach paliwa rakiet na paliwo ciekłe oraz w tunelach naddźwiękowych. Hel jest łączony z tlenem w celu stworzenia atmosfery wolnej od azotu dla nurków głębinowych, aby nie cierpieli na stan zwany narkozą azotową. Ciekły hel jest ważnym materiałem kriogenicznym i służy do badania nadprzewodnictwa i tworzenia magnesów nadprzewodzących. Jefferson Lab z Departamentu Energii wykorzystuje duże ilości ciekłego helu do działania nadprzewodzącego akceleratora elektronów.

Hel jest gazem obojętnym i nie łatwo łączy się z innymi pierwiastkami. Nie są znane związki zawierające hel, chociaż podejmowane są próby produkcji difluorku helu (HeF2).

Podstawowe informacje:

Liczba atomowa: 2

Masa atomowa: 4,002602

Temperatura topnienia: -272,2 °C

Temperatura wrzenia: -268,93 °C

Gęstość: 0,0001785 gramów na centymetr sześcienny

Stan w temperaturze pokojowej: gaz

Klasyfikacja pierwiastka: Niemetalowy

Numer okresu: 1 Numer grupy: 18 Nazwa grupy: Gazy szlachetne

Skąd taka nazwa? Od greckiego boga słońca, Heliosa

Źródło: JLab

Free Joomla! template by L.THEME