un superfluido è una fase della materia in grado di fluire senza fine, senza perdita di energia. Questa proprietà di alcuni isotopi è stato scoperto da Pëtr Leonidovich Kapica, John F. Allen, e Don Misener nel 1937. E 'stato raggiunto a temperature molto basse, con almeno due isotopi di elio, un isotopo di rubidio, e un isotopo del litio.

un superfluido può essere un liquido o un gas, ma non un solido. Ad esempio, il punto di congelamento è l'elio 1K (Kelvin) e 25 atmosfere di pressione, il più basso di qualsiasi elemento, ma la sostanza inizia con proprietà superfluido a circa 2K. La transizione di fase superfluido si verifica quando tutti gli atomi che costituiscono un campione di cominciare a occupare lo stesso stato quantico. Questa transizione avviene quando gli atomi si trovano a stretto contatto e raffreddati a tal punto che le loro funzioni d'onda quantistica iniziano a sovrapporsi e gli atomi perdono la loro identità individuale, di comportarsi più come un singolo atomo super-che un agglomerato di atomi.

un fattore limitante sui quali materiali possono esporre superfluidità e che può non è che il materiale deve essere molto molto freddo (<4K) e rimanere fluido a questa temperatura fredda. Materiali che diventano solidi a basse temperature non può diventare superfluidi. Quando raffreddati a temperature molto basse, un superfluido-ready set di bosoni, atomi con un numero pari di nucleoni, le forme in un condensato di Bose-Einstein, una fase superfluido della materia. Quando fermioni, atomi con un numero dispari di nucleoni, come l'elio-3 isotopi, sono raffreddati fino a pochi Kelvin, questo non è sufficiente per causare una transizione superfluido.

Perché bosoni solo può facilmente diventare un condensato di Bose-Einstein, fermioni deve prima coppia con l'altro, al fine di diventare un superfluido. Questo processo è simile alla coppia di elettroni Cooper che si verifica nei superconduttori. Quando due atomi con un numero dispari di nucleoni coppia con l'altro, che collettivamente in possesso di un numero pari di nucleoni e iniziare a comportarsi come i bosoni, condensa insieme in uno stato superfluido. Questo è chiamato un condensato fermione, ed emerge solo alla mK (millikelvin) livello di temperatura piuttosto che a pochi gradi Kelvin. La differenza fondamentale tra atomo l'associazione in un superfluido e coppia di elettroni in un superconduttore è che l'accoppiamento atomico è mediata da fluttuazioni di spin quantistiche, piuttosto che da fononi (energia vibratoria) di scambio.

superfluidi sono impressionanti e alcune proprietà uniche che li distinguono dalle altre forme di materia. Superfluidi perché non hanno viscosità interna, un vortice formato all'interno di un superfluido persiste sempre. Un superfluido è pari a zero entropia termodinamica e infinito conducibilità termica, il che significa che nessuna differenza di temperatura può esistere tra due superfluidi o due parti della stessa superfluido. Un superfluido può anche salire e fuori di un contenitore in uno strato-atomo di spessore se il contenitore non è sigillato. Una molecola convenzionali incorporati all'interno di un superfluido può muoversi con piena libertà di rotazione, comportandosi come un gas. Altre interessanti proprietà può essere scoperto in futuro.

La maggior parte dei cosiddetti superfluidi sono superfluidi non puro, ma in realtà una miscela di un componente liquido e un componente superfluido. Le potenziali applicazioni dei superfluidi non sono così eccitanti e di ampio respiro come quelle dei superconduttori, ma frigoriferi diluizione e spettroscopia sono due aree in cui superfluidi hanno trovato impiego. Forse l'applicazione più interessante dei superfluidi oggi è puramente educativo, mostrando come gli effetti quantistici possono diventare macroscopico in scala, a determinate condizioni estreme.