Maddənin yeni xüsusiyyətləri alimləri sual qarşısında qoydu

Bərk helium

Bərk cisimlərdə ifrataxıcılıq barədə

İngilis dilindəki “supersolid” termini hərfi olaraq ifrat bərk mənasını verir. Amma “supersolid” heç də bu adı daşıyan cisimlərin həddindən artıq bərk olması mənasını vermir, “ifratbərk” ifrataxıcılıq xassəsinə malik bərk cisimlərə verilən addır. Addakı bu qarışıqlıq nəticəsində 2008-ci ildə alman fizikləri kompüter simulyasiyası vasitəsilə ifratbərk cisimlərin mümkülüyünü göstərərkən ABŞ Hərbi Dəniz Qüvvələri rəsmi məktub göndərib alimlərə sözügedən ifratbərk materialdan gəmilərin hazırlanmasında istifadəsi üçün müraciət etmişdi. Hərbiçilər “ifratbərk” adına aldanıb alman alimlərinin yüksək bərkliyə malik material üzərində çalışdıqlarını düşünmüşdülər. 

Məlumdur ki, aşağı temperaturlarda maye helium-4 ifrataxıcı hala keçir. İfrataxıcılıq xassəsinə malik maddə ən ensiz yarıqlardan belə sürtünməsiz axır, həmçinin istənilən maneəni qət edir. Məsələn, stəkana doldurulmuş ifrataxıcı maye rahat şəkildə stəkanın divarı ilə axıb stəkandan çıxır.

Təbiətdə ifrataxıcılığa elə da rahat rast gəlmək olmur. İfrataxıcılıq 1938-ci ildə kəşf edilməsinə baxmayaraq, 1995-ci ilə qədər bu hadisə yalnız maye heliumda müşahidə olunmuşdu. Sonralar isə ifrataxıcılıq bəzi qazlarda da tapıldı.

İfrataxıcılığa görə fizika üzrə 2003-ci il Nobel mükafatı laureatı Entoni Leqqet 1970-cu ildə Physical Review Letters dərgisində “Bərk cisim ifrataxıcı ola bilərmi?” adlı məqalə yayımlayır. Həqiqətən də, mayelərdə, qazlarda mümkün olan ifrataxıcılıq hadisəsi bərk cisimlərdə niyə olmasın? Leqqetdən bir il öncə isə Lev Landaunun tələbələri Aleksandr Andreyev və İlya Lifşiç nəzəri olaraq kvant kristallarında ifrataxıcılığın mümkünlüyünü söyləyirlər.

Təxminən 45 il sonra, 2004-ci ildə ABŞ-ın Pensilvaniya Dövlət Universitetinin əməkdaşları Yun Şon Kim və Mozes Çen bərk helium-4-ün ifrataxıcı hala keçməsini qeydə aldıqları haqda Nature dərgisində məktub dərc edirlər. 

Qeyd edək ki, helium-4 aşağı temperaturlarda və yüksək təzyiqlərdə maye haldan bərk hala keçir. Kim və Çen bərk heliumu hermetik qaba yerləşdirib fırlanan rəqqasa qoyurlar. Rəqqası periodik fırlatmaqla qabın rəqslərinin periodunu müşahidə edərək təcrübəçilər qabın ətalət momentini hesablayırlar. 0.1 Kelvindən aşağı temperaturlarda ətalət momenti kiçilməyə başlayır. Ətalət momentinin kiçilməsinə səbəb bərk heliumun bir hissəsinin fırlanmada iştirak etməməsidir. Amma qabı fırladarkən onun içində yerləşən maddə də qabla bərabər fırlanmalı, əks halda ifrataxıcı halda olmalıdır. Kim və Çen məhz bu nəticəyə gəlirlər, deməli qabdakı bərk heliumun bir hissəsi ifrataxıcı hala keçibmiş.

Bu təcrübədən sonra nəzəriyyəçilər dərhal müxtəlif modellər fikirləşib həmin hadisəni izah etməyə çalışırlar. Bəziləri hesab edir ki, mükəmməl kristallarda mövcud olan dislokasiyalar kimi qüsurların olması bərk cisimlərdə ifrataxıcılığı izah edə bilər. Digərləri bu hadisəyə Boze-Eynşteyn kondensasiyasının səbəb olduğu qənaətindədir. Başqa nəzəri modellər də irəli sürənlər var. Məsələ burasındadır ki, effekt makroskopik səviyyədə kvant təbiətlidir və nəzəriyyəçilər arasında belə fikir ayrılığının mövcudluğu hadisənin mürəkkəbliyindən irəli gəlir.

Qeyd etmək lazımdır ki, təcrübəçilər də yerində durmurlar. Keçən illər ərzində Kim və Çenin aldığı nəticəni təsdiq edən başqa təcrübələr ortaya çıxdı. Amma hər hansı ifrataxıcı bərk fazanı müşahidə etmədiklərini iddia edənlər də oldu. Məsələn, 2005-ci ildə Kanadanın Edmonte şəhərində yerləşən Alberta Universitetinin tədqiqatçıları Kim və Çenin apardığı təcrübəyə bənzər təcrübə qoyduqlarını və ifrataxıcılığın müşahidə olunmadığını söylədilər.

Təssüflər olsun ki, çoxlu sayda təcrübələr qoyulmasına baxmayaraq, həm aparılan təcrübələr ətrafında gedən mübahisələr səngimək bilmir, həm bərk cisimlərdə ifrataxıcılıq hadisəsinin doğru-dürüst nəzəriyyəsi hələ ki mövcud deyil.

Bu yaxınlarda isə başqa bir qrup – E.Pratt və əməkdaşları Science dərgisində apardıqları analoji təcrübənin nəticəsində bərk ifrataxıcı fazanı müəyyən etmədikləri barədə məqalə yayımlayıblar. Kifayət qədər marağa səbəb olmuş bu yeni təcrübə yəqin ki, mövcud mübahisələrə bir az da rəng və aydınlıq qatacaq.

İlmar Qəhrəmanov
Elmar Əsgərov

Salaminfo.az