Osegi
Наука·1 мин чтения

Сверхтвёрдое тело при комнатной температуре: поляки нашли новую фазу

Польские физики наблюдали суперсолид, состояние, где вещество ведёт себя как кристалл и как жидкость без вязкости, при комнатной температуре. Раньше нужен был сильный холод.

Laser light passing through a tiny optical microcavity in a physics lab, producing a pattern of bright stripes.
Фото: CHIP Polska - Technologie mamy we krwi!
SUMODialoediviewergiftdetect

Кристалл, который течёт без трения. Звучит как противоречие, но именно это увидела международная группа учёных, в которую вошли исследователи из Варшавского университета и Военно-технической академии (WAT). Сверхтвёрдая, или суперсолидная, фаза раньше наблюдалась только при предельно низких температурах. Польские физики получили её при комнатной. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Что такое суперсолид?

Это одно из самых необычных состояний вещества, предсказанных квантовой физикой. Оно сочетает упорядоченную пространственную структуру, как у кристаллов, и сверхтекучесть, то есть течение без вязкости. Вещество одновременно ведёт себя как кристалл и как идеальная квантовая жидкость. Предсказали это ещё в 1960-х, а первое наблюдение в ультрахолодных атомных конденсатах состоялось лишь в 2017 году.

Как это получилось при комнатной температуре?

Учёные использовали экситон-поляритонный конденсат Бозе-Эйнштейна. Экситонные поляритоны это квазичастицы, которые возникают при сильной связи света с веществом. Опыт проходил в специальном оптическом микрорезонаторе: нематический жидкий кристалл помещён между слоями органического полупроводника и брэгговскими зеркалами. Такая конструкция дала связь света с веществом при комнатной температуре.

Важную роль сыграло и спин-орбитальное взаимодействие света типа Рашбы-Дрессельхауза. Команда придумала, как управлять им электрически: внешнее напряжение меняет двулучепреломление жидкого кристалла. Это позволяет точно настраивать свойства системы и поляризацию конденсата.

Новую фазу выдали регулярные яркие полосы в свете, который излучает образец. Они говорят о самопроизвольных периодических изменениях плотности конденсата, похожих на порядок атомов в кристалле. Учёные заметили и модуляцию поляризации света, то есть в системе одновременно возникли два вида порядка. После каждого нового импульса лазера узор появлялся в разных местах. Система сама выбирала одну из нескольких равноценных конфигураций, что указывает на спонтанное нарушение симметрии.

Что это даёт?

Изучать экзотические фазы вещества можно без дорогих систем охлаждения до температур, близких к абсолютному нулю, а системой можно управлять электрически. На практике это может привести к применению в фотонных устройствах, ускорителях нейроморфных вычислений и очень чувствительных оптических датчиках.

Приложения, на которые стоит взглянуть

SUMO: числовая головоломка

Выбирайте нужные клетки, складывайте, достигайте цели. Легко понять, сложно освоить. Бесплатно, для любого возраста.

Теги:supersolidquantum physicsuniversity of warsawbose-einstein condensatephotonicsscience advances

Ещё за этот день

Показать все →

Ещё в рубрике: Наука

Показать все →