Физики впервые создали сверхтвердое тело в двух измерениях: квантовые аномалии
«Сверхтвердое тело» — это необычное состояние материи, при котором
твердые тела ведут себя как жидкости, а атомы могут находиться во всех
точках материи одновременно
Помимо основных хорошо известных
состояний материи — твердого тела, жидкости, газа и плазмы — в
лабораторных условиях можно создать множество других, куда более
экзотических состояний.
Сверхтвердое тело намного
сложнее, чем может показаться на первый взгляд. По сути, его атомы
расположены в жесткой кристаллической структуре, как в обычном твердом
теле, но они также могут течь (с нулевой вязкостью), подобно
сверхтекучей жидкости. Это звучит парадоксально, но ученые считали
подобное явление теоретически возможным с 1960-х годов — и в 2017 году
его наконец удалось подтвердить экспериментально.
Несколько
групп исследователей создали сверхтвердые тела, используя другое
состояние вещества, называемое конденсатом Бозе-Эйнштейна (БЭК). Оно
представляет собой газовые облака атомов низкой плотности, охлажденные
почти до абсолютного нуля. В таких условиях проявляют странные квантовые
аномалии, которые обычно не наблюдаются в большем масштабе. Все атомы в
БЭК существуют в каждой точке облака одновременно благодаря явлению,
получившему название «делокализация».
В предыдущих
экспериментах сверхтвердые тела делались одномерными, так что атомы
могли течь только в одном направлении. Но недавно команда университета
Инсбрука придала им совершенно новое измерение: если проводить аналогию,
то ученые превратили движение атомов по струне на движение по листу
бумаги. Этот БЭК состоял из атомов диспрозия, и магнитные взаимодействия
между частицами заставляли их собираться в капли, которые сами
выстраивались в решетку.
«Со стороны кажется, что каждый атом
находится в определенной капле, без возможности перехода между ними», —
пояснил Мэтью Норча, автор исследования. «Однако в сверхтвердом
состоянии каждая частица делокализована по всем каплям, существуя таким
образом в каждой капле одновременно. По сути, у вас есть система с рядом
областей с высокой плотностью (капель), которые имеют одни и те же
делокализованные атомы».
Команда заявляет, что этот прорыв
может позволить физикам изучать совершенно новый диапазон квантовых
странностей, недоступных одномерному супертвердому телу.
«Например,
в двумерной сверхтвердой системе можно изучить то, как в отверстии
между несколькими соседними каплями образуются завихрения вещества», —
заявил Норча. «Описанные мною вихри еще не были продемонстрированы на
практике, но в теории они представляют собой важное следствие
сверхтекучести».
Материалы публикуемые на "НАШЕЙ ПЛАНЕТЕ" это интернет обзор российских и зарубежных средств массовой информации по теме сайта. Все статьи и видео представлены для ознакомления, анализа и обсуждения.
Мнение администрации сайта и Ваше мнение, может частично или полностью не совпадать с мнениями авторов публикаций. Администрация не несет ответственности за достоверность и содержание материалов,которые добавляются пользователями в ленту новостей.
