Kann etwas flüssiger als Wasser sein?

Flüssiger als Wasser? Helium widerlegt unsere Intuition

Die Vorstellung von Flüssigkeit ist eng mit Wasser verbunden. Wasser, der Inbegriff des Fließens, dient uns als Referenzpunkt für Fluidität. Doch die Welt der Physik kennt Phänomene, die diese intuitive Vorstellung radikal in Frage stellen. Ein prominentes Beispiel dafür ist Helium in seinem flüssigen Zustand, insbesondere bei extrem niedrigen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt. Kann etwas tatsächlich flüssiger sein als Wasser? Die Antwort, zumindest im Fall von Helium, lautet ein überraschendes Ja.

Wasser, mit seiner vergleichsweise hohen Viskosität, bietet einen gewissen Widerstand gegen das Fließen. Moleküle interagieren stark miteinander, was die Bewegung einschränkt. Helium hingegen, bei Temperaturen unterhalb seiner Siedetemperatur von -268,93 °C, verhält sich fundamental anders. Seine geringe Masse und die schwachen interatomaren Kräfte führen zu einer extrem niedrigen Viskosität. Das bedeutet: Flüssiges Helium fließt nahezu reibungsfrei. Dies manifestiert sich in einem Verhalten, das unsere alltägliche Erfahrung mit Flüssigkeiten weit übersteigt.

Die außergewöhnliche Durchdringungskraft von superfluidem Helium – einem Zustand, der unterhalb von 2,17 Kelvin erreicht wird – verdeutlicht diesen Unterschied besonders eindrucksvoll. Superfluides Helium kann, angetrieben von Kapillareffekten, selbst feinste Poren und Spalten überwinden, die für Wasser undurchdringlich wären. Es “kriecht” förmlich an Gefäßwänden empor und dringt sogar durch scheinbar undurchlässige Materialien. Dieser Effekt, der als “Filmfluss” bezeichnet wird, demonstriert eine Fluidität, die weit über die von Wasser hinausgeht. Es ist weniger eine Flüssigkeit im herkömmlichen Sinne, als vielmehr ein Quantenzustand, der durch die Gesetze der Quantenmechanik regiert wird.

Die Forschung an superfluidem Helium ist nicht nur von akademischem Interesse. Ihre einzigartigen Eigenschaften eröffnen neue Perspektiven in verschiedenen Bereichen, von der Präzisionsmesstechnik bis hin zur Entwicklung von extrem leistungsfähigen Kühlsystemen. Die Untersuchung der Quanteneigenschaften von Helium hilft uns, die fundamentalen Gesetze der Physik besser zu verstehen und neue Technologien zu entwickeln.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Helium in seinem superfluiden Zustand widerlegt die intuitive Vorstellung von Fluidität. Seine außergewöhnlich niedrige Viskosität und seine beeindruckende Durchdringungskraft definieren einen neuen Standard, der klar über die Eigenschaften von Wasser hinausgeht. Die Erforschung dieses faszinierenden Elements hält weiterhin zahlreiche ungelöste Fragen bereit und verspricht weiterhin spannende wissenschaftliche Entdeckungen.