Ученые Пермского Политеха (член Наицональной ассоциации участников рынка робототехники) впервые в мире экспериментально объяснили аномалию, которую не могли разгадать 80 лет: почему в жидких сплавах тяжелые металлы тонут намного быстрее, чем предсказывают законы физики.

Загадка появилась в 1946 году, когда академик Бунин расплавил олово и тяжелый висмут, раскрутил смесь в центрифуге и обнаружил, что висмут осел быстрее и сильнее любых расчетов. В 1970-80-х экспериментаторы повторили опыты с оловом и свинцом в узких трубках. Классическая физика утверждает: атом свинца за час сместится меньше собственного диаметра. Но за пару часов он опускался на сантиметры — расхождение в сотни миллиардов раз.

Пермские исследователи доказали: на границе со стенкой сосуда формируется подвижный слой толщиной в один атом, в котором частицы скользят без трения — то есть проявляют сверхтекучесть. Обычно это квантовое свойство наблюдают при экстремально низких температурах (как у жидкого гелия), но здесь оно достигается за счет высокой плотности материала. Атомы в этом слое движутся со скоростью около метра в секунду — в миллиарды раз быстрее классической диффузии. Тяжелый свинец скользит по слою вниз, легкое олово — вверх.

Ученые провели более 20 экспериментов, в том числе с U-образной трубкой и с широкой пробиркой с узкой вставкой, и каждый раз подтверждали гипотезу. Открытие поможет управлять качеством авиационных деталей (чтобы не трескались при нагреве), надежностью пайки микросхем, безопасностью ядерных реакторов и даже внешним видом ювелирных сплавов. Инженеры смогут подавлять расслоение для получения однородных деталей или использовать его для очистки металлов от примесей.