Странное сверхтвердое состояние материи создано в новом измерении

В предыдущих экспериментах сверхтвердые тела создавались одномерными, так что атомы могли течь только в одном направлении

0 668

Помимо основных хорошо известных состояний материи – твердого тела, жидкости, газа и плазмы – в лабораториях возникает множество экзотических состояний. Одно из них, известное как «сверхтвердое тело», было подтверждено только несколько лет назад, и теперь исследователи из Университета Инсбрука создали его в новой двумерной форме.

Сверхтвердое тело – это не совсем то, чем может показаться сначала. По сути, его расположены в жесткой кристаллической структуре, как в обычном твердом теле, но они также могут течь с нулевой вязкостью, как сверхтекучая жидкость. Это звучит парадоксально, но ученые считали это теоретически возможным с 1960-х годов – и в 2017 году это было наконец экспериментально подтверждено.

Несколько групп исследователей создали сверхтвердые тела, используя другое состояние вещества, называемое конденсатом Бозе-Эйнштейна (БЭК). Конденсат состоит из газового облака атомов низкой плотности, охлажденного почти до абсолютного нуля, и в этот момент проявляют странные квантовые причуды, которые обычно не наблюдаются в таких больших масштабах. Все в БЭК существуют в каждой точке облака одновременно – явление, называемое делокализацией.

В предыдущих экспериментах сверхтвердые тела создавались одномерными, так что могли течь только в одном направлении. Теперь ученые из Инсбрука дали им совершенно новое измерение, превратив их в движение по струне в движение по листу бумаги. Этот БЭК состоял из атомов диспрозия (редкоземельный серебристо-серый металл), и магнитные взаимодействия между атомами заставляли их собираться в капли, которые сами выстраивались в сетку.

«Обычно можно подумать, что каждый атом находится в определенной капле, без возможности попасть между ними», – говорит Мэтью Норча, автор исследования. «Однако в сверхтвердом состоянии каждая частица делокализована по всем каплям, существующим одновременно в каждой капле. По сути, у вас есть система с рядом областей с высокой плотностью (капель), которые имеют одни и те же делокализованные атомы».

Ученые заявляют, что этот прорыв может позволить физикам изучать совершенно новый диапазон квантовых странностей, недоступных одномерному супертвердому телу.

«Например, в двумерной сверхтвердой системе можно изучить, как вихри образуются в отверстии между несколькими соседними каплями», – говорит Мэтью Норча. «Теоретически описанные вихри еще не были продемонстрированы, но они представляют собой важное следствие сверхтекучести».

Исследование было опубликовано в журнале Nature.
Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x