حالة السوبرسوليد في درجة حرارة الغرفة: إنجاز بتجاويف بلورية سائلة

تجاوز الفريق الأوروبي الحاجز الكريوجيني باستبدال الذرات البطيئة بأشباه جسيمات من الضوء والمادة. ففي نظام الاقتران القوي، ترتبط فوتونات محبوسة في تجويف بصري دقيق بإكسيتونات لتشكّل بولاريتونات إكسيتونية هجينة. ورغم أن عمرها لا يتجاوز بضع بيكو ثوانٍ، فإنه يكفي لتكوين مكثف يسلك سلوك سائل كمّي فائق.

ورُصد الانتقال إلى طور السوبرسوليد عبر انبعاث أهداب تداخل ساطعة منتظمة على سطح العينة، تُظهر ترتيباً متزامناً في شدة الضوء وفي الاستقطاب. وصاحب ذلك كسر عفوي للتناظر. وبحسب البروفيسور غيوم مالبوش من معهد باسكال التابع لـ CNRS، ظهرت الأهداب بعد كل نبضة ليزر في مواضع عشوائية مختلفة، وهو ما يتطابق مع التوقعات النظرية بأن يختار النظام حالة أرضية واحدة من عدة حالات متكافئة.

تجربة ضمن نافذة زمنية ضيقة

يتكوّن قلب المنظومة من تجاويف دقيقة صُممت وصُنعت في WAT وملئت ببلورة سائلة مركّبة خصيصاً، فيما طلى فريق IBM Research Zurich فوقها طبقات رقيقة جداً من شبه موصل عضوي.

وبما أن شبه الموصل كان يتفاعل كيميائياً ببطء مع الوسط البلوري السائل، لم تبقَ العينة مستقرة سوى بضع ساعات بعد تجميعها. وتعيّن إجراء كل القياسات البصرية خلالها، وتطلّب كل تكرار تصنيع عينة جديدة بالكامل.

ويرى الباحثون أن التجاويف البلورية السائلة القابلة للتحكم بالجهد تمثل منصة مرنة لاستكشاف أطوار كمّية جديدة للضوء والمادة، وتفتح طريقاً بسيطاً لتصغير الدارات الفوتونية الكمّية المتكاملة.