Исследователи из Университета Инсбрука и Института квантовой оптики и квантовой информации Австрийской академии наук объявили о создании нового квантового состояния материи, которое они называют сверхтвердое тело. Это тело обладает уникальными свойствами, совмещающими черты как твердого объекта, так и сверхтекучей жидкости. Подобное состояние материи было получено из газа атомов эрбия, редкого элемента, и демонстрирует необычные квантовые вихри, что может дать новый взгляд на фундаментальные свойства вещества.
Результаты работы были опубликованы в журнале Nature. В ходе эксперимента ученые использовали магнитные поля для манипуляции газом атомов эрбия, что привело к образованию сверхтвердого состояния материи. В этом состоянии атомы эрбия ведут себя как сверхтекучая жидкость, но при этом сохраняют структуру твердого тела, образуя кристаллическую решетку.
Сверхтвердость и сверхтекучесть
Одним из самых интересных аспектов нового состояния материи является способность сверхтвердого тела одновременно проявлять свойства как твердых тел, так и сверхтекучих жидкостей. В сверхтекучих жидкостях, таких как гелий-4 при очень низких температурах, вещества теряют вязкость и могут течь без сопротивления, но теперь ученые наблюдают похожие явления в твердом материале, что является значительным достижением.
Особенно важным открытием стали квантовые вихри, которые были обнаружены внутри сверхтвердого тела. Вихри, характерные для сверхтекучих жидкостей, служат гидродинамическим индикатором сверхтекучести. Однако в данном случае они были обнаружены в среде, которая одновременно является твердым телом, что отличается от традиционных сверхтекучих жидкостей, где такие вихри обычно наблюдаются.
Парадокс Шредингера в материи
Этот эксперимент привел ученых к сравнению их работы с известным парадоксом Шредингера, где система может демонстрировать противоположные свойства, находясь в одном и том же состоянии. Здесь сверхтвердое тело проявляет характеристики, которые в обычных условиях были бы невозможны, так как твердые тела и сверхтекучие жидкости, как правило, имеют совершенно разные свойства.
Перспективы и будущие исследования
Это открытие создает новый рубеж для дальнейших исследований в области квантовых материалов и их поведения при экстремальных условиях. Ученые надеются, что их работа откроет новые горизонты для разработки квантовых технологий, таких как квантовые компьютеры и новые типы материалов с уникальными механическими и термическими свойствами.
В будущем эксперименты могут углубить понимание таких явлений, как сверхпроводимость, и помочь в разработке новых материалов, которые будут использоваться в самых передовых технологиях, включая квантовые вычисления и сверхпроводящие устройства.