Ученые впервые получили весьма странную форму материи — двумерный суперкристаллический квантовый газ

Двумерный суперкристаллический квантовый газ

Помимо известных основных состояний материи, состояния твердого тела, жидкого, газообразного и плазмы, существует еще множество экзотических состояний, которые можно получить только в воображении или в лабораторных условиях. Одно из таких состояний, известных под названием суперкристалл, «нарисовалось» в воображении ученых несколько лет назад и лишь недавно исследователям из университета Инсбрука впервые в истории науки удалось создать такой суперкристалл в своей лаборатории, притом в еще более экзотической форме, в форме двумерного суперкристаллического квантового газа.

Суперкристалл — это немного не то, что можно себе представить, исходя из его названия. По существу, атомы суперкристалла формируют твердую кристаллическую структуру, как и в обычных кристаллических формах материи. Но, параллельно с этим, атомы могут перемещаться, т.е. суперкристалл может течь, обладая нулевым показателем вязкости, подобно сверхтекучей жидкости или, как ее еще называют, супержидкости. Это весьма похоже на парадокс, но теоретически возможность существования такой формы материи была обоснована еще в 1960-х годах, а в 2017 году было получено первое экспериментальное подтверждение.

Некоторые группы исследователей добивались успеха в формировании небольших суперкристаллов, используя так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна (Bose-Einstein condensate, BEC). Этот конденсат представляет собой облако атомов, охлажденных до сверхнизкой температуры. И в таком состоянии материи на первый план выходят ее квантовые свойства, которые обычно не проявляются на столь крупном масштабе. Одной из основных особенностей является то, что все атомы, входящие в состав облака конденсата, существуют одновременно во всех точках облака, благодаря квантовому явлению, называемому делокализацией.

В предыдущих экспериментах полученные частицы суперкристаллов имели столь малые размеры, что их можно было условно считать одномерными, благодаря чему атомы суперкристалла могли течь только в одном направлении. Группа из Инсбрука придала своему суперкристаллу еще одно измерение за счет того, что используемый ими конденсат Бозе-Эйнштейна состоял из атомов диспрозия. Магнитные взаимодействия между этими атомами заставили их собраться в виде «капелек», которые сами выстроились в виде узлов двумерной сетки.

«Можно предположить, что каждый из атомов может находиться только в пределах определенной капельки, и он не имеет возможности перемещаться между ними» — пишут исследователь, — «Но на самом деле, за счет явления делокализации, каждый атом существует одновременно во всех капельках, что придает этой системе ряд удивительных и уникальных свойств. Все это позволит нам изучать совершенно новые странности квантового мира, что было невозможно сделать ранее при помощи условно одномерных суперкристаллов».

Проводя исследования, ученые уже смогли заметить, что в созданной ими системе, в двумерном суперкристалле, в пустой области между капельками иногда возникают странные завихрения. Такое явление уже было описано ранее в теории, возникновение вихрей является одним из последствий явления сверхтекучести, и данный случай также является первым разом в истории науки, когда ученые смогли наблюдать все это воочию.

Share Button

Материалы по теме:

Первый в мире электродвигатель, изготовленный при помощи технологий трехмерной печати
Инженеры из Производственного технологического Центра Ковентри (Coventry Manufacturing Technology Centre, MTC), Великобритания, создали то, что можно охарактеризовать, как первый в мире электрический двигатель, изготовленный ...
Ученые «научили» свет проходить беспрепятственно через непрозрачные материалы
Даже такие "полупрозрачные" объекты, как облака или матовое стекло отбрасывают тени из-за того, что они сильно рассеивают проходящий сквозь них свет. Но недавно, ученые ...
Создан лазер, вырабатывающий луч с рекордными на сегодняшний день показателями стабильности
Ученые, которые в рамках проекта BACON (Boulder Atomic Clock Optical Network) занимаются созданием глобальной сети связанных между собой атомных часов, недавно провели испытания новой ...
Получен самый чистый в мире образец полупроводникового материала, который позволяет пролить свет на некоторые загадки в поведении электронов
Исследователи из Принстонского университета получили самый чистый на сегодняшний день образец одного из полупроводниковых материалов, арсенида галлия, материала, лежащего в основе таких технологий, как ...
Ученым CERN впервые удалось охладить антивещество при помощи лазерного света
Ученые из Европейской организации ядерных исследований CERN впервые в истории науки использовали лазеры и вырабатываемый ими свет для того, чтобы охладить антивещество до чрезвычайно ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика