科学家发现Supersolid - 一种新的物质状态,同时既固体又流畅

Supersolid(2)
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科学在学校教授时,谈论了四个物质状态:固体,液体,气体和血浆。然而,最近,科学家创造了一种类似于固体晶体的物质,同时又作为超氟。

Supersolid材料均具有晶体固体和流体的特性。它是由两个独立群体创建的美国人瑞士科学家并发表在同一期刊上自然。瑞士队属于研究所苏黎世ETH的量子电子(IQE),而由诺贝尔奖获得者物理学家沃尔夫冈·凯特尔(Wolfgang Ketterle)领导的美国团队属于马萨诸塞州技术学院。

创建超olid的竞赛已经进行了很长时间。工程化的超olid并不是握在手中的物质。它仅存在于真空室的超冷环境中。

在谈论突破时,沃尔夫冈·凯特尔(Wolfgang Ketterle)说,

“我们的目标是发现具有新属性的新材料,即人们甚至不知道的材料。我们想制造地球上从未存在的材料。”

当液体氦4冷却至绝对零附近的两个度范围时,当它开始流向墙壁时,无法包含在开放容器中。1937年,该材料被意识到是超流体。自1950年代以来,科学家一直在想知道超氧的存在。此后已有60年了,科学家终于创造了一个超级扎实的人。

两个团队都以不同的方式创建了超olid材料。首先将原子变成“ Bose-Einstein凝结物”,这是一种由具有均匀电子数量的原子制成的高冷气体。具有偶数电子的原子具有具有全数旋转值的量子机械性能。这种原子称为玻色子,根据物理定律,这些原子可以占据相同的空间。在宏观尺度上,这些气体流动而没有任何阻力。凯特尔(Ketterle)是最早创建Bose-Einstein冷凝物的人之一,这就是他赢得诺贝尔奖的原因。

Bose-Einstein冷凝物
资料来源:量子慕尼黑

Bose-Einstein冷凝物具有超流体的特性。科学家使用激光将超流体转化为超酚,从而改变了物质中一半原子的旋转。该材料是由钠原子制成的,激光同时产生了两种不同的Bose-Einstein冷凝物。两种材料的密度在条纹中变化。当激光入射在材料上时,它像晶体光栅一样反射。

凯特尔的实验设置
资料来源:麻省理工学院

瑞士团队在此问题上的工作有所不同。他们使用rubidium而不是钠,而Rubidium的Bose-Einstein冷凝物则放在镜子之间,光子来回弹跳。这些光子导致光散射在冷凝物原子之间,导致它们形成常规的晶体图案。

ETH,苏黎世的团队设置
资料来源:Eth Zurich

两个小组都在同一问题上发表了他们的发现自然3月8日星期三。

到目前为止,似乎没有使用仅在超低真空中存在的材料,但是它确实使我们对物理学和宇宙的工作有深刻的了解,而宇宙的工作显然不像固体,液体,液体,气体和血浆。但是,凯特尔希望更多

“激励我们的是,一旦可能,人们就知道自然法则使我们能够实现此类材料。我们希望在道路上10到20年,它会影响材料设计师走得更远,并可能创建一个在真空室内存在的超氧化物。”

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