Цивилизация
Насколько жидкость может быть жидкой и есть ли у ее текучести предел? Самая совершенная жидкость, известная сегодня, не имеет ничего общего с водой. Это сверхгорячая кварк-глюонная плазма, образующаяся при столкновении тяжелых ионов в Большой адронном коллайдере в CERN (кроме протонов БАК сталкивает еще и ядра свинца, правда, конечно, не одновременно). Новые теоретические данные, полученные учеными из Технологического университета Вены, показывают, что гварк-глюонная плазма может оказаться еще менее вязкой, чем предполагали ранее разработанные теории. Их работа опубликована в журнале Physical Review Letters с пометкой «выбор редакторов».
Высоковязкие жидкости (например, мед) очень густые и характеризуются сильным внутренним трением.
Квантовые жидкости (например, сверхтекучий гелий) имеет очень низкую вязкость. В 2004 году теоретики заявили, что им удалось обнаружить теоретически возможный предел соотношения вязкости к плотности энтропии (она никогда не равна нулю) и он равен ħ/4π (где ħ — постоянная Планка). Сверхтекучий гелий даже близко не подходит к этой границе.
В 2005 году измерения вязкости кварк-глюонной плазмы показали, что она вплотную приближается к этому минимальному пределу.
Однако этот рекорд все еще можно побить, утверждает в своей новой работе теоретик Доминик Штайнедер и его коллеги.
Вязкость кварк-глюонной плазмы нельзя вычислить напрямую. Ее поведение так сложно, что для этого приходится применять очень сложные специально разработанные методы, отмечает профессор Антон Ребан, руководивший работой.
«Мы решаем уравнения из теории струн и затем переносим результаты на физику кварк-глюонной плазмы»,
— пояснил он.
Установленное ранее нижнее граничное значение для вязкости было вычислено сходным образом. Однако тогда плазма принималась симметричной и изотропной (то есть ее свойства были одинаковы по всем направлениям).
«На самом деле плазма, родившаяся при столкновениях частиц в ускорителе, изначально не изотропна. Частицы ускоряются и сталкиваются вдоль одного измерения, поэтому очевидно, что получающаяся плазма имеет разные свойства в зависимости от направления», — подчеркнул Ребан.
Физики нашли методику, позволяющую учесть эту анизотропность в своей модели. Оказалось, что
такая анизотропная жидкость способна преодолеть уже установленный предел низкой вязкости.
«Вязкость зависит от еще нескольких физических параметров, но мы можем уже сейчас сказать, что теоретически она может быть ниже, чем в предсказанной ранее модели абсолютно слабого связывания», — уверен Доминик Штайнедер.
Эксперимент с кварк-глюонной плазмой в CERN, как ожидается, предоставит необходимую экспериментальную базу этим теоретическим предсказаниям.