ابرشارگی

ابرشارگی ( به انگلیسی: Superfluidity ) یک فاز است که غالباً در دماهای پایین دیده می شود، به طور مثال هلیوم - ۳ و هلیوم - ۴ دارای یک اصطکاک سطحی می باشند که بعد از گذر از نقطه لاندا، گرانروی این مایع به صفر تبدیل می شود و مایع بدون اصطکاک می تواند جریان یابد. [ ۱] این پدیده ابتدا برای هلیوم مایع کشف شد، اما در اخترفیزیک، انرژی های بالا و نظریه های گرانش کوانتومی هم دیده می شود. ابرشارگی، نخستین بار برای هلیوم - ۴ توسط پیوتر کاپیتسا، [ ۲] جان اف آلن و دن میسنر[ ۳] در سال ۱۹۳۷ کشف شد.
ابر شاره حالتی از ماده است که در آن حالت مانند سیالی که دارای ویسکوزیته و آنتروپی صفر است رفتار می کند. معمولاً هیدروژن، هلیم - ۳ و هلیم - ۴ در یک حالت که به عنوان نقطه لاندا می گویند، دارای ویسکوزیته صفر می شوند. همان طور که ابر رساناها در برابر جریان هیچ مقاومتی از خود نشان نمی دهند، ابر سیالات نیز بدون هیچ گونه اصطکاکی و به طور آزادانه می توانند جریان پیدا کنند. ابر سیالات دارای ویسکوزیته و آنتروپی صفر و رسانایی گرمایی بینهایت می باشند ( در نتیجه غیرممکن است که در ابر سیالات گرادیان دما ایجاد کرد همان طور که نمی توان در ابر رساناها اختلاف ولتاژ ایجاد نمود ) . یکی از نتایج دیدنی ین خواص که اثر چشمه نامیده می شود، این است که اگر یک لوله مویین را در یک حمام ابر شاره هلیم قرار دهیم و گرما دهیم ( حتی با تاباندن نور بر آن ) هلیم شروع به بالا آمدن از لوله مویین خواهد کرد ( طبق معادله کلازیوس - کلاپیرون ) . دومین اثر غیرعادی این است که ابر شاره هلیم می تواند فیلمی از شاره به ضخامت یک اتم تشکیل دهد و از اطراف ظرف محتوی آن بالا آید.
این پدیده به چگالش بوز - انیشتین مربوط است ولی با هم یکسان نیستند؛ نه همه ابرشاره ها چگالش بوز - انیشتین و نه همهٔ چگالش های بوز - انیشتین ابرشاره در نظر گرفته می شوند. ابرشارگی در هلیم - ۴ در دماهای بسیار بالاتر از هلیم - ۳ رخ می دهد هر اتم از He - 4 یک ذره بوزون، با اسپین صفر است. یک اتم هلیوم - ۳ یک ذره فرمیونیک ( fermion ) است که می تواند بوزون را تنها با جفت شدن با خود را در دماهای بسیار پایین تر تشکیل دهد. این فرایند شبیه به جفت شدن الکترون در ابررسانایی است.
ابرشارگی یک گاز فرمیونی فوق سرد به صورت تجربی توسط Wolfgang Ketterle به اثبات رسید و تیم او گرداب های کوانتومی را در دمای ۵۰ نانوکلوین در MIT در ماه آوریل سال ۲۰۰۵ مشاهده کردند. این چنین گرداب هایی قبلاً در یک گاز بوزونی فوق سرد در سال ۲۰۰۰ مشاهده شده بود ولی برای نخستین بار در گازهای دو بعدی دیده می شد.