Вчені вже 20 років намагалися виявити дивний квантовий стан матерії і нарешті їм вдалося це зробити.
Фізики вперше підтвердили існування такого дивного квантового стану матерії як протиточна надплинність. У цьому стані два різні компоненти, наприклад, різні типи атомів, течуть у протилежних напрямках з ідеальним зв'язком. Незважаючи на те, що обидва компоненти є надплинними, система загалом залишається нерухомою і нестисливою. Фізики вважають, що протиточна надплинність допоможе краще вивчити та моделювати складні квантові системи в надзвичайно холодному середовищі та стане основою для подальших відкриттів у квантовій фізиці. Дослідження опубліковано в журналі Nature Physics, пише Interesting Engineering.
У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!
Протягом останніх 20 років фізики передбачали існування протитечійної надплинності. Але досі вченим мені вдавалося спостерігати під час експериментів цей незвичайний стан матерії.
Що стосується самої надплинності, то це здатність матерії у стані квантової рідини, яка виникає при охолодженні атомів майже до абсолютного нуля (-273,15 градусів Цельсія), текти без тертя. Спочатку надплинність виявили ще в 30-х роках минулого століття у рідкого гелію. Це відкриття призвело до появи багатьох низькотемпературних технологій, наприклад, лазерного охолодження. Автори нового дослідження вважають, що виявлення протитечійної надплинності також матиме величезне значення для створення нових квантових технологій і може призвести до нових відкриттів у квантовій фізиці.
Щоб виявити протиточну надплинність, фізики підготували двокомпонентну систему з використанням охолоджених майже до абсолютного нуля атомів рубідію-87, які мали різний стан спіна, тобто власного моменту імпульсу. Потім атоми піддали впливу лазерного світла, яке утримувало атоми в певних положеннях.
Це призвело до утворення ізолятора Мотта, матеріалу, який, у теорії, має проводити електрику, але насправді не проводить. Це відбувається тому, що сильні взаємодії між спінами його частинок змушують їх локалізуватися, не даючи електронам вільно переміщатися.
За допомогою управління взаємодіями між атомами у квантовій системі фізики змогли змінити надзвичайно холодний стан матерії та отримати стан, у якому два типи атомів текли в протилежних напрямках. Але при цьому вони були ідеально збалансованими і таким чином демонстрували наявність протитечійної надплинності.
За допомогою квантового газового мікроскопа фізики змогли побачити окремі атоми в системі і підтвердили той факт, що вони перебувають у протилежних станах.
Спостереження підтвердило, що коли один атом рухається в одному напрямку, інший атом у протилежному стані спіна рухається в протилежному напрямку.
Як уже писав Фокус, фізики з'ясували, що на самому початку щось дивне сталося зі Всесвітом, і він роздувся. Вчені запропонували нову модель найбільш раннього розширення Всесвіту, яка не передбачає наявність гіпотетичного інфлатонного поля.
Також Фокус писав про те, що рівно 20 років тому вчені вперше побачили, який вигляд має поверхня найбільшого супутника Сатурна під назвою Титан.