elektrotechnik AUTOMATYK
Reklama
Reklama

Superstały stan materii stworzony w nowym wymiarze

IQOQI Innsbruck/Harald Ritsch
Reklama
Reklama

Materia kwantowa może być jednocześnie stała i płynna – to sytuacja znana jako supersolidność. Naukowcy, którymi kierowała Francesca Ferlaino, po raz pierwszy stworzyli tę własność w dwóch wymiarach. W czasopiśmie Nature informują o urzeczywistnieniu supersolidności wzdłuż dwóch osi ultrazimnego gazu kwantowego.

Gazy kwantowe bardzo dobrze nadają się do badania mikroskopijnych konsekwencji oddziaływań w materii. Dziś naukowcy mogą precyzyjnie kontrolować poszczególne cząstki w ekstremalnie schłodzonych obłokach gazu w laboratorium, ujawniając zjawiska, których nie można zaobserwować w codziennym świecie. Na przykład poszczególne atomy w kondensacie Bosego-Einsteina są całkowicie zdelokalizowane. Oznacza to, że w każdym punkcie kondensatu w danym momencie istnieje ten sam atom.

Dwa lata temu grupie badawczej, którą kierowała Francesca Ferlaino z Wydziału Fizyki Doświadczalnej Uniwersytetu w Innsbrucku oraz Instytutu Optyki Kwantowej i Informacji Kwantowej przy Austriackiej Akademii Nauk w Innsbrucku, udało się po raz pierwszy wygenerować stany superstałe w ultrazimnym gazy kwantowe atomów magnetycznych. Oddziaływanie magnetyczne powoduje, że atomy samoorganizują się w kropelki i układają się w regularny wzór.

Normalnie można by pomyśleć, że każdy atom można znaleźć w określonej kropli, bez możliwości przedostania się między nimi – mówi Matthew Norcia, członek zespołu. – Jednak w stanie superstałym każda cząsteczka jest zdelokalizowana we wszystkich kropelkach, istniejąc jednocześnie w każdej kropelce. Zasadniczo masz system z serią regionów o dużej gęstości (kropelki), które mają te same zdelokalizowane atomy. Ta dziwaczna formacja umożliwia takie efekty, jak przepływ beztarciowy pomimo obecności ładu przestrzennego (nadciekłość). Do tej pory stany superstałe w gazach kwantowych były obserwowane tylko jako ciąg kropel (wzdłuż jednego wymiaru).

We współpracy z teoretykami Luisem Santosem z Leibniz Universität Hannover i Russellem Bissetem w Innsbrucku rozszerzyliśmy to zjawisko do dwóch wymiarów, dając początek układom z dwoma lub więcej rzędami kropel – wyjaśnia Matthew Norcia. – Jest to nie tylko poprawa ilościowa, ale przede wszystkim poszerzanie perspektyw badawczych. przykład w dwuwymiarowym układzie superstałym można badać, jak w otworze między kilkoma sąsiednimi kroplami tworzą się wiry. Te wiry opisane teoretycznie nie zostały jeszcze zademonstrowane, ale stanowią ważną konsekwencję nadciekłości. Francesca Ferlaino już patrzy w przyszłość. Eksperyment ogłoszony w czasopiśmie Nature stwarza nowe możliwości dalszego badania fundamentalnej fizyki tego ciekawego stanu materii.

Reklama

Przewidywane 50 lat temu supersolidność z jej zaskakującymi właściwościami była intensywnie badana w nadciekłym helu. Jednak po dziesięcioleciach badań teoretycznych i eksperymentalnych wciąż brakowało wyraźnego dowodu supersolidności tego systemu. Dwa lata temu grupom badawczym w Pizie, Stuttgarcie i Innsbrucku po raz pierwszy udało się niezależnie stworzyć tzw. superstałe z atomów magnetycznych w ultrazimnych gazach kwantowych. Podstawą nowego, rozwijającego się pola badań nad ciałami stałymi jest silna polaryzacja atomów magnetycznych, których charakterystyka oddziaływania umożliwia wytworzenie tego paradoksalnego kwantowo-mechanicznego stanu materii w laboratorium. Badania były wspierane finansowo m.in.: przez Austriacki Fundusz Naukowy FWF, Federalne Ministerstwo Edukacji, Nauki i Badań oraz Unię Europejską.

Źródło: University of Innsbruck

 

 

Reklama
Reklama

O Autorze

Czasopismo elektrotechnik AUTOMATYK jest pismem skierowanym do osób zainteresowanych tematyką z zakresu elektrotechniki oraz automatyki przemysłowej. Redakcja online czasopisma porusza na stronie internetowej tematy związane z tymi obszarami – publikuje artykuły techniczne, nowości produktowe, a także inne ciekawe informacje mniej lub bardziej nawiązujące do wspomnianych obszarów.

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama