2D „Supersolid“, ktorá tečie bez trenia, bola vyrobená po prvýkrát

Ilustrácia 2D superpevnosti. (IQOQI Innsbruck/Harald Ritsch)

Významným úspechom je, že fyzici prvýkrát vytvorili v laboratóriu dvojrozmernú superpevnú látku.

Môže to znieť neuveriteľne, ale je to výkon, na ktorom výskumníci pracovaliuž viac ako 50 rokov. Superpevné látky sú zvláštne materiály s atómami usporiadanými v usporiadanej štruktúre pevnej látky, no môžu prúdiť bez trenia, rovnako ako supratekutina.

Pred dvoma rokmi, fyzici úspešne vytvorili superpevné látky pomocou ultrachladných magnetických atómov... ale iba v jednej dimenzii. Teraz sa tímu rakúskych vedcov podarilo po prvýkrát vytvoriť štruktúru podobnú kryštálu v 2D; výsledok umožní fyzikom testovať a experimentovať s niektorými z najpodivnejších javov materiálovej vedy.



„Ak si chcete predstaviť superpevnú látku, predstavte si kocku ľadu ponorenú do tekutej vody s hladkým prietokom vody cez kocku,“ píše fyzik Bruno Laburthe-Tolra z Laser Physics Laboratory v Paríži. v článku Novinky a zobrazenia uverejnené spolu s novým článkom v Príroda dnes.

Táto zvláštna dualita znamená, že superpevné látky sa označujú ako kvantová mechanika stav hmoty .

Je to preto, že podobne ako pri iných kvantových javoch (myslímzapleteniealeboSchrödingerova mačka), častice v superpevnom stave sú jednak uzamknuté do tuhej tuhej štruktúry, ale zároveň aj delokalizované, čo im umožňuje správať sa ako vlna a voľne prúdiť bez trenia cez tuhú látku.

Superpevnosť bolaprvýkrát predpovedané v roku 1969, a dlho sa študoval v supratekutom héliu, ktoré bolo považované za najlepšieho kandidáta na nájdenie dôkazov o pevnej, kryštálovej štruktúre s vlastnosťami supratekutiny. Napriek desaťročiam výskumu však superpevnosť hélia zostáva nepolapiteľná.

Nedávno sa výskumníci zamerali na ultrachladné kvantové plyny - oblaky silne magnetických atómov, ktoré sú chladené takmer k absolútnej nule. Skutočnosť, že tieto atómy sú zmagnetizované, znamená, že interagujú jedinečnými spôsobmi, ktoré môžu viesť k tomuto zvláštnemu kvantovo mechanickému stavu superpevnosti.

'Normálne by ste si mysleli, že každý atóm sa nachádza v špecifickej kvapôčke, bez možnosti dostať sa medzi ne.' hovorí fyzik zapojený do nového prelomu Matthew Norcia z univerzity v Innsbrucku v Rakúsku.

„Avšak v superpevnom stave je každá častica delokalizovaná vo všetkých kvapkách, ktoré existujú súčasne v každej kvapke. Takže v podstate máte systém so sériou oblastí s vysokou hustotou (kvapôčky), ktoré všetky zdieľajú rovnaké delokalizované atómy.“

Zatiaľ čo rakúsky tím vedený kvantovou fyzičkou Francescou Ferlainovou z Univerzity v Innsbrucku a Rakúskej akadémie vied bol jeden z viacerých vytvoriť reťazec kvapiek pozdĺž jednej dimenzie, ktorá preukázala superpevnosť späť v roku 2019 , potrebovali vyladiť svoj magnetický model, aby vytvorili 2D verziu s dvoma alebo viacerými radmi kvapiek.

Tento najnovší úspech otvára javy, ktoré môžu študovať pomocou týchto podivných oblakov plynu.

'Napríklad v dvojrozmernom superpevnom systéme je možné študovať, ako sa v diere medzi niekoľkými susednými kvapôčkami tvoria víry,' hovorí Norcia .

'Tieto teoreticky opísané víry ešte neboli preukázané, ale predstavujú dôležitý dôsledok supratekutosti.'

O tomto zvláštnom superpevnom kvantovom plyne je stále čo učiť; výskumníci si napríklad nie sú istí, či by dokázali vytvoriť väčšiu superpevnú látku, pretože stav hmoty je neuveriteľne citlivý na magnetickú pascu, ktorú vytvorili.

Ale nateraz je skutočnosť, že sa tímu podarilo vytvoriť prvé 2D superpevné teleso, sama o sebe obrovským úspechom, ktorý nevyhnutne povedie k lepšiemu pochopeniu tohto podivného stavu hmoty a neviditeľných kvantových síl, ktoré riadia našu realitu.

Výskum bol Vydaný v Príroda .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.