נוזל-על

נוזל-על (או לפעמים על-נוזל) הוא נוזל המאופיין בהיעדר מוחלט של צמיגות, כלומר אפס חיכוך בין חלקיקי החומר. מצב זה נחשב למצב צבירה חמישי בנוסף למוצק, נוזל, גז ופלזמה, והוא קורה בטמפרטורות קרובות מאוד לאפס המוחלט. אם נוזל-על יוּנח בכוס ויקבל בחישה ראשונית, הוא ימשיך להסתחרר עד אין קץ, כל עוד לא יעבור למצב צבירה אחר. מצב צבירה זה נתגלה על ידי פיוטר ליאונידוביץ' קפיצה, ג'ון אלן ודון מיסנר בשנת 1937.

אף על פי שמצב זה התגלה לראשונה בהליום נוזלי, יש לו גם השלכות באסטרופיזיקה, פיזיקה של אנרגיות גבוהות, ובתאוריות כבידה קוונטית.
התופעה קשורה בעיבוי בוז-איינשטיין אך אינה זהה לו, קרי ייתכן נוזל-על שאינו עיבוי בוז-איינשטיין ועיבוי בוז-איינשטיין שאינו נוזל-על.

ממוזער|שמאל|הליום II "יזחל" על משטחים כדי להשוות את רמתו בשני כלי הקיבול כך שלאחר זמן מה הרמות בשני המכלים ישתוו. כמו כן יצפה ציפוי רולין  את פנימו של המכל הגדול, שאם לא יאטם, "יזחל" ההליום II החוצה ויתנדף.

ממוזער|שמאל|ההליום הנוזלי בשלב של נוזל-על. כל עוד הוא בשלב נוזלות-על, ההליום הנוזלי יטפס במעלה הכוס בצורת קרום דק. לאחר מכן יגלוש על הצד החיצון וייצור טיפה אשר תיפול על הנוזל שלמטה. אז תיווצר טיפה נוספת וחוזר חלילה עד שהכוס תתרוקן.

נוֹזְלוּת-על של הליום-4

תופעת נוזלות-העל בהליום נוזלי התגלתה בידי פיוטר קפיצה וג'ון אלן (John F. Allen). מאז הוסברה תופעה זו באמצעות תאוריות פנומונולוגיות ותצפיות מיקרוסקופיות. לדוגמה, הליום-4 יהפך לנוזל-על כאשר הטמפרטורה שלו נמוכה במקצת מ-2.2 קלווין (270.95°- מעלות צלזיוס).
מעבר זה לנוזלות-על בהליום-4 מתרחש בטמפרטורה גבוהה מזו בה הוא מתרחש בהליום-3. כל אטום של הליום-4 הוא בוזון כיוון שיש לו ספין כולל של 0. הליום-3, לעומת זאת, הוא פרמיון, כלומר יש לו ספין כולל של 1/2, והוא יכול ליצור בוזונים רק על ידי זיווג בטמפרטורות נמוכות בהרבה. תהליך זה דומה לתהליך של זיווג אלקטרונים במוליכות-על.

אטומי גז בטמפרטורה נמוכה מאוד
תופעת נוֹזְלוּת-העל בגז פרמיוני בטמפרטורה נמוכה מאוד הוּכחה בניסוי של וולפגנג קטרלה וצוותו שצפו במערבולת קוונטית ב-6Li בטמפרטורה של 50 nK (אפריל 2005, המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס).
מערבולות כאלו נצפו כבר בשנת 2000 בגז בוזוני של 87Rb בטמפרטורה נמוכה מאוד ולאחרונה גם בגזים דו-ממדיים.
עוד ב-1999 יצרה לנה האו עיבוי כזה תוך שימוש באטומי נתרן להאטת אור ולאחר מכן לעצירתו המוחלטת. צוותה השתמש לאחר מכן במערכת זו של אור דחוס כדי ליצור את מקבילת נוזלות-העל של גלי הלם וסופות טורנדו: 

נוזלי-על באסטרופיזיקה
הרעיון שנוזלי-על מתקיימים בתוך כוכבי נייטרונים הוצע לראשונה על ידי ארקדי מגדל, באנלוגיה לאלקטרונים בתוך מוליך-על היוצרים זוגות קופר בתגובה להידוד רשת האלקטרונים, צפוי שהנוקליאונים בכוכב הנייטרונים כאשר הם בצפיפות גבוהה וטמפרטורה נמוכה מספיק, יוכלו אף הם ליצור זוגות קופר בשל הכח המושך הגרעיני ארוך הטווח, ויובילו לנוזלות-על ומוליכות-על.

 נוזלות-על בפיזיקה של אנרגיות גבוהות וכח משיכה קוונטי 

תאוריית הריק כנוזל-על היא גישה בפיזיקה תאורטית ובמכניקת הקוונטים שבה רואים את הריִק הפיזי כנוזל-על.
מטרתה הסופית של גישה זו היא לפתח דגמים מדעיים שיאחדו את מכניקת הקוונטים (המתארת שלושה מארבעת יחסי הגומלין הידועים) עם הכבידה. כך הופכת תאוריית הריק כנוזל-על למועמדת לתאוריית כח-כבידה קוונטי ולהרחבה של המודל הסטנדרטי. התקווה היא שפיתוחה של תאוריה שכזו תאחד לדגם עקבי יחיד את כל יחסי הגומלין ותתאר את כל יחסי הגומלין והחלקיקים היסודיים כהתגלמותה של אותה ישות, ריק כנוזל-על.

 ראו גם 
 עיבוי בוז-איינשטיין
 מוליכות-על
 קריטריון המהירות הקריטית של לנדאו
 תופעות קוונטיות נראות לעין 
 הידרודינמיקה קוונטית 
 אור איטי 
 נוזלות-על בהליום-4 
 ריק כנוזל-על 
 מוצק-על 
מערבולת קוונטית

 קישורים חיצוניים 

 שלבי נוזל העל של הליום
 קבוצת מחקר – נוזל העל של הליום 


 הערות שוליים 

קטגוריה:פיזיקה של חומר מעובה
קטגוריה:מצבי צבירה
קטגוריה:הליום