Het belangrijkste verschil tussen superfluïditeit en supergeleiding is dat superfluïditeit de stroom van helium-4-atomen in een vloeistof is, terwijl supergeleiding de stroom is van een elektronlading in een vaste stof.
De termen superfluïditeit en supergeleiding zijn verwante fenomenen van stroming zonder weerstand, maar ze beschrijven deze stromingen voor verschillende systemen.
Wat is superfluïditeit?
Superfluïditeit is een karakteristieke eigenschap van een vloeistof die geen viscositeit heeft en kan stromen zonder verlies van kinetische energie. Als we een superfluïde roeren, heeft deze de neiging om wervelingen te vormen die voor onbepaalde tijd blijven draaien. We kunnen superfluïditeit waarnemen in twee isotopen van helium: helium-3 en helium-4. We kunnen deze twee isotopen vloeibaar maken door ze af te koelen tot cryogene temperatuur.
Superfluïditeit is een eigenschap van verschillende andere exotische toestanden van materie die vallen onder astrofysica, hoge-energiefysica en kwantumzwaartekracht. De theorie over superfluïditeit is ontwikkeld door de Sovjet-fysicus Lev Landau samen met Isaak Khalatnikov. Dit fenomeen werd echter oorspronkelijk ontdekt door Pyotr Kapitsa en John F. Allen in vloeibaar helium.
Figuur 01: Vloeibaar helium is supervloeibaar
Bij het beschouwen van het vloeibare helium-4, vindt de supervloeibaarheid ervan plaats bij een zeer hoge temperatuur in vergelijking met die van helium-3. Dit komt voornamelijk omdat een helium-4-atoom een bosondeeltje is, vanwege zijn gehele spin, terwijl een helium-3-atoom een fermiondeeltje is dat alleen bosonen kan vormen door bij een lage temperatuur met zichzelf te paren. Bovendien was de supervloeibaarheid van helium-3 de basis voor de Nobelprijs voor de natuurkunde in 1996.
Wat is supergeleiding?
Supergeleiding is een kwantumfenomeen waarbij bepaalde materialen een hoge geleidbaarheid vertonen bij bepaalde magnetische en temperatuurregimes. Dit fenomeen werd in 1911 door Onnes ontdekt. Er was echter geen consistente microscopische theorie die kon beschrijven waarom supergeleiding optreedt op het moment van ontdekking. Bardeen en Cooper hebben echter een paper uitgebracht waarin de wiskundige basis voor conventionele supergeleiding wordt vermeld.
De ontdekking van supergeleiding gebeurde tijdens de studie van transporteigenschappen van kwik (Hg) bij lage temperatuur. Onnes ontdekte dat onder de vloeibaarmakingstemperatuur van het helium (ongeveer 4,2 K), de soortelijke weerstand van kwik plotseling tot nul da alt. Maar de verwachting was dat de soortelijke weerstand ofwel naar nul zou gaan of divergeren bij een temperatuur van nul, maar niet plotseling zou verdwijnen bij een eindige temperatuur. Dit verdwijnen duidde op een nieuwe grondtoestand en werd ontdekt als een eigenschap van supergeleiding.
Wat is het verschil tussen superfluïditeit en supergeleiding?
Superfluïditeit is een karakteristieke eigenschap van een vloeistof die geen viscositeit heeft en kan stromen zonder verlies van kinetische energie. Supergeleiding is een kwantumfenomeen waarbij bepaalde materialen een hoge geleidbaarheid vertonen bij bepaalde magnetische en temperatuurregimes. Het belangrijkste verschil tussen superfluïditeit en supergeleiding is dat superfluïditeit de stroom van helium-4-atomen in een vloeistof is, terwijl supergeleiding de stroom van elektronenlading in een vaste stof is.
De volgende infographic onderzoekt het verschil tussen superfluïditeit en supergeleiding in tabelvorm.
Samenvatting – Superfluïditeit versus supergeleiding
Superfluïditeit is een karakteristieke eigenschap van een vloeistof die geen viscositeit heeft en kan stromen zonder verlies van kinetische energie. Supergeleiding is een kwantumfenomeen waarbij bepaalde materialen een hoge geleidbaarheid vertonen bij bepaalde magnetische en temperatuurregimes. Het belangrijkste verschil tussen superfluïditeit en supergeleiding is dat superfluïditeit de stroom van helium-4-atomen in een vloeistof is, terwijl supergeleiding de stroom van elektronenlading in een vaste stof is.
