Loading...

Впервые получен двумерный сверхтекучий твердый квантовый газ
Gerd Altmann / Pixabay

Физики впервые создали двумерный сверхтекучий твердый квантовый газ. Ранее исследователям удавалось создать из квантового газа твердые сверхтекучие упорядоченные капли, теперь они расширили эту систему до двух измерений. Результаты работы открывают новые возможности для исследований фундаментальной физики этого состояния материи. Статья опубликована в журнале Nature.

Квантовые газы подчиняются законам квантовой статистики: частицы в них находятся в тождественном состоянии, то есть имеют одинаковые энергии и неотличимы друг от друга. Сегодня ученые могут точно контролировать состояние отдельных частиц в чрезвычайно охлажденных газах в лаборатории и наблюдать явления, невозможные в повседневном мире. Например, в конденсате Бозе — Эйнштейна бозоны, охлажденные до температур, близких к абсолютному нулю, оказываются в своих минимальных квантовых состояниях. Они делокализованы — находятся в каждой точке конденсата в один момент времени. Ранее физики из Инсбрукского университета и Австрийской академии наук впервые создали сверхтекучий твердый квантовый газ. При очень низких температурах магнитное взаимодействие заставило атомы самоорганизовываться в упорядоченные твердые капли. На этот раз они вместе с коллегой из Германии пошли дальше и привели газ в сверхтекучее твердое состояние.

«В обычном веществе каждый атом находится только в одной определенной капле, без возможности перемещения между ними, — рассказал соавтор исследования Мэтью Норча. — Однако в случае сверхтекучего твердого состояния частицы делокализованы по всем каплям, то есть существуют в каждой одновременно. В этой системе можно наблюдать такие эффекты, как поток без трения — сверхтекучесть».

До сих пор сверхтвердые состояния в квантовых газах наблюдались только в одном измерении — цепочке капель. Теперь ученые смогли создать системы, содержащие два и более ряда капель, что кардинально расширило возможности исследования квантовых систем. Открытие позволит изучать квантовые вихри, образующиеся между соседними каплями. Это явление, представляющее собой важное следствие сверхтекучести, было описано теоретически, но ни разу не наблюдалось на практике.