2D “supercieta”, kas plūst bez berzes, ir izveidota pirmo reizi

2D supercietās vielas ilustrācija. (IQOQI Insbruka/Haralds Ričs)

Nozīmīgs sasniegums ir tas, ka fiziķi pirmo reizi laboratorijā ir izveidojuši divdimensiju supercietu vielu.

Tas var izklausīties neticami prātīgi, taču pētnieki ir strādājuši pie tāvairāk nekā 50 gadus. Supercietās vielas ir dīvaini materiāli, kuru atomi ir sakārtoti cietās vielas struktūrā, tomēr tie var plūst bez berzes, tāpat kā superšķidrums.

Pirms diviem gadiem, fiziķi veiksmīgi izveidoja supercietās vielas izmantojot īpaši aukstus magnētiskos atomus… bet tikai vienā dimensijā. Tagad Austrijas pētnieku komandai pirmo reizi ir izdevies izveidot kristālam līdzīgu struktūru 2D formātā; rezultāts ļaus fiziķiem pārbaudīt un eksperimentēt ar dažām dīvainākajām materiālu zinātnes parādībām.

'Lai attēlotu supercietu vielu, apsveriet ledus kubu, kas iegremdēts šķidrā ūdenī un bez berzes ūdens plūst cauri kubam,' raksta fiziķis Bruno Laburthe-Tolra no Lāzerfizikas laboratorijas Parīzē. rakstā News & Views gadā tika publicēts kopā ar jauno rakstu Daba šodien.

Šī dīvainā dualitāte nozīmē, ka supercietās vielas tiek sauktas par kvantu mehāniskām vielas stāvoklis .

Tas ir tāpēc, ka, tāpat kā ar citām kvantu parādībām (domājietsapīšanāsvaiŠrēdingera kaķis), daļiņas supercietā stāvoklī ir gan bloķētas stingrā cietā struktūrā, gan vienlaikus arī delokalizētas, kas ļauj tām izturēties kā vilnis un brīvi plūst bez berzes visā cietā.

Supersoliditāte bijaPirmo reizi tika prognozēts 1969, un jau sen ir pētīts superfluid hēlijā, kas tika uzskatīts par labāko kandidātu, lai atrastu pierādījumus par cietu, kristālam līdzīgu struktūru ar superšķidruma īpašībām. Tomēr, neskatoties uz gadu desmitiem ilgajiem pētījumiem, hēlija supercietība joprojām ir nenotverama.

Pavisam nesen pētnieki ir pievērsuši uzmanību īpaši aukstām kvantu gāzēm - spēcīgi magnētisku atomu mākoņiem, kas ir atdzesēti līdz tuvu absolūtai nullei. Fakts, ka šie atomi ir magnetizēti, nozīmē, ka tie mijiedarbojas unikālos veidos, kas var izraisīt šo dīvaino kvantu mehānisko supercietības stāvokli.

'Parasti jūs domājat, ka katrs atoms tiks atrasts noteiktā pilē, bez jebkādas iespējas starp tiem nokļūt.' saka fiziķis, kas iesaistīts jaunajā izrāvienā Metjū Norsija no Insbrukas universitātes Austrijā.

'Tomēr supercietā stāvoklī katra daļiņa tiek delokalizēta visos pilienos, kas vienlaikus atrodas katrā pilē. Tātad būtībā jums ir sistēma ar virkni augsta blīvuma apgabalu (pilienu), kuriem visiem ir vienādi delokalizēti atomi.

Kamēr Austrijas komanda, kuru vadīja kvantu fiziķe Frančeska Ferlaino no Insbrukas Universitātes un Austrijas Zinātņu akadēmijas, bija viens no vairākiem lai izveidotu pilienu virkni gar vienu dimensiju, kas demonstrēja supersoliditāti vēl 2019. gadā , viņiem bija jāpielāgo savs magnētiskais modelis, lai izveidotu 2D versiju ar divām vai vairākām pilienu rindām.

Šis jaunākais sasniegums atklāj parādības, ko viņi var pētīt ar šiem dīvainajiem gāzes mākoņiem.

'Piemēram, divdimensiju supercietā sistēmā var izpētīt, kā caurumā starp vairākiem blakus esošajiem pilieniem veidojas virpuļi.' saka Norsija .

'Šie teorētiski aprakstītie virpuļi vēl nav pierādīti, bet tie ir svarīgas superfluiditātes sekas.'

Joprojām ir daudz ko mācīties par šo dīvaino supercieto kvantu gāzi; Piemēram, pētnieki nav pārliecināti, vai viņi varētu izveidot lielāku supercietu, jo vielas stāvoklis ir neticami jutīgs pret viņu izveidoto magnētisko slazdu.

Taču pagaidām tas, ka komandai ir izdevies izveidot pirmo 2D supercieto vielu, pats par sevi ir milzīgs varoņdarbs, kas neizbēgami novedīs pie labākas izpratnes par šo dīvaino matērijas stāvokli un neredzamajiem kvantu spēkiem, kas pārvalda mūsu realitāti.

Pētījums ir bijis publicēts Daba .

Populārākas Kategorijas: Fizika , Skaidrotājs , Sabiedrību , Tech , Viedoklis , Veselība , Neklasificēts , Vidi , Daba , Dabu ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.