נוזל-על

נוזל-על הוא נוזל עם צמיגות אפס, כלומר אין חיכוך בין חלקיקיו. מצב זה נחשב למצב צבירה נוסף מעבר למוצק, נוזל, גז ופלזמה. נוזל-על מתרחש בטמפרטורות קרובות לאפס המוחלט. אם נוזל-על מתחיל לזרום בכוס, הוא יכול להמשיך להסתחרר לנצח, כל עוד לא יחמם או ישתנה למצב אחר. הוא גם מטפס על דפנות הכלי כקרום דק ונוטף החוצה, כך שלפעמים כלים יתרוקנו מעצמם.

נוזל-על התגלה בשנת 1937 על ידי פ. ל. קפיצה וג'ון אלן עם הליום נוזלי. התופעה נצפתה בעיקר בתחילה בהליום-4, אך יש לה השלכות גם באסטרופיזיקה, בפיזיקת אנרגיות גבוהות ובתאוריות גרביטציה קוונטית.

הליום-4 הופך לנוזל-על כשהטמפרטורה נופלת מעט מתחת ל-2.2 קלווין. אטומי הליום-4 הם בוזונים (חלקיקים שיכולים לשתף את אותו מצב קוונטי). התופעה קשורה לעיבוי בוז-איינשטיין, מצב שבו בוזונים מתאגדים לאותה גל קוונטית, אך היא לא תמיד זהה לעיבוי זה.

הליום-3 הוא פרמיון (חלקיק שלא יכול לשתף בקלות מצב קוונטי), ולכן כדי שייצרו נוזל-על הם חייבים להתאים לבוזונים על ידי זיווג. תהליך הזיווג דומה לזיווג האלקטרונים במוליכות-על.

נוזל-על לא קורה רק בהליום. ניסויים עם גזים קרים הראו תופעות דומות. למשל, בגז 87Rb נצפו מערבולות קוונטיות בשנת 2000. ב-2005 נראתה מערבולת ב-6Li בטמפרטורות של כמה עשיריות של ננו-קלוין. בעבודה אחרת ב-1999 הצליחה לנה האו להאט ולתפוס אור בעזרת אטומי נתרן, ושיטה זו שימשה גם לדמויי נוזל-על של גלי הלם וסופות טורנדו.

בכוכבי נייטרונים, שבהם הצפיפות גבוהה והטמפרטורות נמוכות יחסית בליבת הכוכב, צפוי שהנוקליאונים (חלקיקי הליבה) ייצרו זוגות דמויי קופר. הזיווג הזה עשוי להוביל להתנהגות של נוזל-על ומוליכות-על בתוך כוכב נייטרונים.

יש גישות תיאורטיות שרואות את הריק הקוונטי כנוזל-על. הרעיון הזה משמש כדי לחקור איחוד בין מכניקת הקוונטים לכבידה. אם אפשר לתאר את כל השדות והחלקיקים כתכונות של "ריק כנוזל-על", הדבר עשוי לעזור בפיתוח תאוריות כוח-כבידה קוונטי.

נוזל-על הוא נוזל בלי חיכוך. חיכוך זה כוח שמאט דברים. לכן חלקיקי הנוזל לא מרגישים זה את זה.

אם שופכים נוזל-על בכוס, הוא יכול לטפס על הדפנות ולדלוף מעל החוץ. כך לפעמים הכוס מתרוקנת מעצמה.

נוזל-על נמצא בהליום נוזלי. ההליום הופך כך כשהטמפרטורה נמוכה מאוד, פחות מ-2.2 קלווין. קלווין זו יחידת חום. זה קר מאוד מאוד, כמעט אפס מוחלט.

יש קשר לעיבוי בוז-איינשטיין. זה שם ארוך למצב שבו חלקיקים דומים מתאחדים ומנהגים כמו גל אחד. אבל נוזל-על ו״עיבוי״ לא תמיד אותו דבר.

מדענים ראו תופעות דומות גם בגזים שהוקפאו מאוד. הם ראו מערבולות קטנות כמו סיבובים. חוקרים גם הצליחו להאט אור בעזרת אטומים. זה עזר לחקור תופעות שנוגעות לנוזל-על.

יש רעיונות שאומרות שבתוך כוכבי נייטרונים, ובאולי אפילו בריק שביקום, יכולים להיות מצבים דמויי נוזל-על. זה חלק מחקר גדול שמנסה להבין את היקום.