Квантовый прорыв: физики обнаружили новое необычное состояние материи

Физики впервые подтвердили существование такого странного квантового состояния материи так противоточная сверхтекучесть. В этом состоянии два разных компонента, например, разные типы атомов, текут в противоположных направлениях с идеальной связью. Несмотря на то, что оба компонента являются сверхтекучими, система в целом остается неподвижной и несжимаемой. Физики считают, что противоточная сверхтекучесть поможет лучше изучить и моделировать сложные квантовые системы в чрезвычайно холодной среде и станет основой для дальнейших открытий в квантовой физике. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics, пишет Interesting Engineering.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

В течение последний 20 лет физики предсказывали существование противоточной сверхтекучести. Но до сих пор учены мне удавалось наблюдать во время экспериментов это необычное состояние материи.

Что касается самой сверхтекучести, то это способность материи в состоянии квантовой жидкости, которая возникает при охлаждении атомов почти до абсолютного нуля (-273,15 градусов Цельсия), течь без трения. Изначально сверхтекучесть обнаружили еще в 30-х годах прошлого века у жидкого гелия. Это открытие привело к появлению многих низкотемпературных технологий, например, лазерного охлаждения. Авторы нового исследования считают, что обнаружение противоточной сверхтекуческти также будет иметь огромное значение для создания новых квантовых технологий и может привести новым открытиям в квантовой физике.

Чтобы обнаружить противоточную сверхтекучесть физики подготовили двухкомпонентную систему с использованием охлажденных почти до абсолютного нуля атомов рубидия-87, которые имели различное состояние спина, то есть собственного момента импульса. Затем атомы подвергли влиянию лазерного света, который удерживал атомы в определенных положениях.

Это привело к образованию изолятора Мотта, материала, который, в теории, должен проводить электричество, но на самом деле не проводит. Это происходит потому, что сильные взаимодействия между спинами его частиц заставляют их локализоваться, не давая электронам свободно перемещаться.

С помощью управления взаимодействиями между атомами в квантовой системе физики смогли изменить чрезвычайно холодное состояние материи и получить состояние, в котором два типа атомов текли в противоположных направлениях. Но при этом они были идеально сбалансированными и таким образом демонстрировали наличие противоточной сверхтекучести.

С помощью квантового газового микроскопа физики смогли увидеть отдельные атомы в системе и подтвердили тот факт, что они находятся в противоположных состояниях.

Наблюдение подтвердило, что когда один атом движется в одном направлении, другой атом в противоположном состоянии спина движется в противоположном направлении.

Как уже писал Фокус, физики выяснили, что в самом начале нечто странное произошло со Вселенной, и она раздулась. Ученые предложили новую модель самого раннего расширения Вселенной, которая не предполагает наличие гипотетического инфлатонного поля.

Также Фокус писал о том, что ровно 20 лет назад ученые впервые увидели, как выглядит поверхность крупнейшего спутника Сатурна под названием Титан.