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重磅:MIT科学家创造了一种新的物质形式-超固体
爱因斯坦 2017-03-08
导语

有一种新的物质形式,它被称为超固体。这种物质诞生在麻省理工学院的实验室,这个新事物看起来是一个矛盾体。超固体结合了固体和超流体的性质,流体具有零粘度,因此流动而不失去动能。超固体以前是由物理学家预测的,但直到现在还没有在实验室中观察到。

有一种新的物质形式,它被称为超固体。这种物质诞生在麻省理工学院(MIT)的实验室,这个新事物看起来是一个矛盾体。超固体结合了固体和超流体的性质,流体具有零粘度,因此流动而不失去动能。超固体以前是由物理学家预测的,但直到现在还没有在实验室中观察到。

团队负责人 Wolfgang Ketterle说:" 结合了超流度和坚固性的这种材料是有悖常理的。如果你的咖啡是超流体,当你搅拌它后,它会一直继续旋转下去。"

为了开发这种看似矛盾的物质形式,Ketterle 的团队在一种被称为玻色 - 爱因斯坦冷凝物(BEC)稀释气体的超流体状态下操纵原子的运动。" 现在的挑战是为 BEC 增加一些东西,以确保它开发出超越 " 原子阱 " 形状的形式,这是固体的定义特征," Ketterle 解释说。

团队在超高真空室中使用激光束来操纵 BEC 原子进入自旋轨道耦合的运动,自旋轨道耦合基本上是粒子的自旋与其运动的相互作用。使用一组初始激光器将一半 BEC 原子转换成不同的自旋或量子相。这产生了两个 BEC 的混合物。使用额外的激光束在两种冷凝物之间转移原子产生了 " 自旋 – 翻转 "。

Ketterle 说:" 这些额外的激光器给了’自旋 – 翻转’原子一个额外的磁极以实现自旋轨道耦合。基于物理学家预测的结果物质必须是超固体,因为自旋轨道耦合的 BEC 将具有自发的‘密度调制’。换句话说,其密度将不再是恒定的。相反,它将具有‘条纹相’,其是类似于结晶固体的波纹或波浪状图案。"

麻省理工学院研究员 Junru Li 说:" 超固体的配方非常简单,但是精确地对准所有激光束,并且使得一切稳定以观察条纹相是一个巨大的挑战。" 然而,观察这种密度调制是困难的,团队不得不使用另一激光器,其光束由密度调制衍射。

进一步研究这种超固体可以更好地了解超流体和超导体的性质,这将是提高有效能量传输的关键。超固体对于开发更好的超导磁体和传感器也是至关重要的。

超固体的应用还将有一段时间,特别是因为超固体只能在超高真空条件下的极低温度下存在。现在,Ketterle 的团队将继续进一步研究涉及自旋轨道耦合的超固体的性质。

现在我们已经通过实验证明预测超级固体的理论是正确的,科学家们希望激发进一步的研究,可能有意想不到的结果。

文章链接:

Jun-Ru Li, et al, "A stripe phase with supersolid properties in spin–orbit-coupled Bose–Einstein condensates," Nature 543,91–94(02 March 2017), doi:10.1038/nature21431

(本文来源:优觅小闹-科学;)

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  • 超固体
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文章评论(1)
柏岩[北京航空航天大学]

超导是电子运行无阻力,超流体是流体运行没有粘性,现在又有超固体,自然界太神奇了。

437天前 | 回复
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作者 爱因斯坦

科研工作者

北京航空航天大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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