В Австрии создали двумерный материал, обладающий одновременно свойствами твердого тела и сверхтекучестью
Исследователи из Института экспериментальной физики Университета Инсбрука и Института квантовой оптики и квантовой информации Австрийской академии наук впервые создали двумерное сверхтекучее твердое тело в лаборатории. До сих пор это было возможно только в одном измерении.
Исследование опубликовано в журнале Nature, коротко о нем рассказывает Innovation Origins.
Из школьного курса мы знакомы с тремя состояниями материи: твердым, жидким и газообразным. Но в квантовой физике некоторые вещества могут быть и твердыми, и жидкими одновременно. Подобно твердому телу, они обладают кристаллической структурой, но, в отличие от типичного твердого тела, также имеют свойства сверхтекучей жидкости.
Существование такого состояния было предсказано еще в 1950-х годах. Но только теперь ученым удалось экспериментально добиться его получения.
В новом исследовании команда сформировала сверхтекучую жидкость, которая при температурах, близких к абсолютному нулю, способна протекать через узкие щели и капилляры без трения. (До недавнего времени сверхтекучесть была известна только у жидкого гелия.) При этом созданный учеными материал имеет кристаллическую структуру, как твердое тело.
Исследователи выстроили атомы диспрозия (химический элемент, имеющий в таблице Менделеева атомный номер 66) в двумерную кристаллическую решетку, охладив практически до абсолютного нуля (–273 °С). В этом состоянии атомы организуются в капли за счет своего магнитного взаимодействия и выстраиваются в регулярную структуру.
«Обычно каждый атом находится в определенной капле, без возможности изменения местоположения. Но в сверхтвердом состоянии каждая частица делокализована по всем каплям, поэтому она существует одновременно в каждой капле», — пояснили авторы работы. Такое необычное состояние дает эффект сверхтекучести при сохранении структуры твердого тела.
До сих пор сверхтвердые состояния наблюдались только как цепочка капель, то есть такие тела были одномерными. Теперь команде ученых удалось расширить это явление до двух измерений, создав системы с двумя или более рядами капель. Это значительно расширяет возможности исследований сверхтекучих твердых тел. А вот практического применения таким состояниям пока не придумали.
Физики экспериментально доказали, что столкновения фотонов могут создавать материю
Революционное открытие Google приблизило нас к мощнейшим квантовым компьютерам
