Группе специалистов Университета Инсбрука и Института квантовой оптики и квантовой информации Австрийской академии наук удалось генерировать новое квантовое состояние материи. Это сверхтвердое тело, которое может проявлять свойства как твердого тела, так и сверхтекучей жидкости. Об открытии рассказал журнал Nature.
Сверхтвердые тела способны проявлять свойства твердого кристаллического состояния и сверхтекучести, то есть, одновременно являясь и жидкостью, и твердым объектом. Данное состояние материи было предсказано квантовой механикой свыше 50 лет назад. Оно отсылает к парадоксу Шредингера, где у одной и той же системы проявляются противоположные характеристики.
Учеными было создано двумерное сверхтвердое состояние материи на базе газа атомов эрбия в условиях ультранизких температур. Это было непростой задачей, впервые ее удалось реализовать в 2021 году. Следующий шаг — создать условия для перемешивания данного хрупкого состояния.
В экспериментах были использованы магнитные поля, для запуска процесса вращения сверхтвердого тела. В итоге внутри него образовались квантованные вихри, служащие гидродинамическим признаком сверхтекучести. Эксперимент длился около года, он помог выявить особенности поведения квантованных вихрей, отличающиеся от тех, которые наблюдаемы в немодулированных сверхтекучих жидкостях.
Работа, считают авторы исследования, открывает перспективы для понимания свойств экзотических квантовых систем, в частности, квантовых кристаллов и нейтронных звезд. Пока в условиях лаборатории, чтобы затем приложить эти знания к изучению процессов, происходящих в нейтронных звездах и сверхпроводниках, где, считают эксперты, тоже имеются сверхтекучие вихри.
