Група дослідників з Університету Інсбрука і Інституту квантової оптики та квантової інформації Австрійської академії наук вперше створила новий квантовий стан матерії, названий «надтвердим» тілом. Це відкриття, опубліковане в журналі Nature, демонструє, що матерія може проявляти властивості як твердої речовини, так і надтекучої рідини одночасно.
Що таке надтверде тіло?
Надтверді тіла поєднують характеристики твердого кристалічного стану з ознаками надтекучості, тобто здатністю текти без тертя, зберігаючи структуру твердого тіла. Це явище, передбачене квантовою механікою понад 50 років тому, нагадує парадокс Шредінгера, де система одночасно демонструє дві протилежні властивості.
Як створили надтверде тіло?
Учені досягли цього стану матерії, охолодивши газ атомів ербію до ультранизьких температур і створивши двовимірну структуру. Це виявилося складним завданням, яке вони вперше виконали у 2021 році. Далі дослідники змогли змусити цей стан матерії обертатися за допомогою магнітних полів. Під час обертання всередині надтвердого тіла утворилися квантовані вихори — характерна гідродинамічна ознака надтекучості.
Висновки і перспективи дослідження
Дослідження відкриває нові можливості для вивчення властивостей екзотичних квантових систем, таких як квантові кристали і нейтронні зірки, в лабораторних умовах. Спостереження за надтекучими вихорами на Землі допоможе краще зрозуміти процеси, що відбуваються у надрах нейтронних зірок та надпровідниках.
Це відкриття не лише підтверджує теоретичні передбачення квантової механіки, але й може стати основою для нових наукових досліджень у галузі квантової фізики і астрофізики.
Читайте також: Нове дослідження кілець Ейнштейна стверджує, що темна матерія поводиться більше як хвиля, а не як частинка
