Без сильного холоду. Вчені-фізики розробили унікальний стан матерії, який функціонує при кімнатній температурі.

Вчені-фізики винайшли унікальний квантовий стан матерії, здатний існувати при кімнатній температурі. Для проведення експерименту не було потрібно використовувати надзвичайно низькі температури, які зазвичай необхідні для дослідження подібних явищ.

Міжнародна команда фізиків успішно відтворила унікальний квантовий стан матерії, що поєднує характеристики рідини та твердого тіла. Для досягнення цього результату вченим не знадобилося охолоджувати систему до екстремально низьких температур, адже розроблена установка функціонує навіть при температурах, наближених до 60 °C. Мова йде про нове надтверде тіло в конденсаті Бозе-Ейнштейна на основі екситон-поляритонів. У цьому стані частинки взаємодіють як єдина квантова система, при цьому матерія зберігає як впорядковану кристалічну структуру, так і здатність текти без опору. Цього вдалося досягти завдяки використанню мікрорезонатора — маленької структури, що утримує світло.

Щоб розробити установку, вчені об'єднали рідкий кристал, властивості якого регулюються електричним полем, з органічним напівпровідником, що активно взаємодіє зі світлом. Далі на цю систему були спрямовані лазерні імпульси, які постачали енергію для створення квантового стану.

Однією з переваг розробки є її відносна простота: вона не потребує кріогенного охолоджувача, а керування нею може здійснюватися за допомогою електричної напруги. Водночас експеримент мав певне обмеження: матеріали поступово руйнувалися внаслідок взаємодії напівпровідника з рідким кристалом. Тому для повторення вимірювань науковцям доводилося виготовляти нові зразки.

Кожен лазерний імпульс відновлював конденсат, проте характерні смуги його кристалічної структури з'являлися в різних місцях щоразу. Це свідчило про те, що впорядкування відбувалося спонтанно, а не залежало від форми мікрорезонатора. Це явище відоме як спонтанне порушення симетрії.

Хоча квантовий стан тривав лише мить, цього було достатньо для проведення спостережень. Отримані результати знайшли підтвердження на кількох зразках і відповідали даним комп'ютерного моделювання.

У майбутньому науковці мають намір продовжити тривалість функціонування системи та дослідити квантові вихори, присутні в її структурі. Ця ініціатива може полегшити проведення експериментів з квантовими рідинами та надтвердими матеріалами, а також відкрити нові горизонти для технологій обробки даних і високочутливих датчиків.

Висновки дослідження були оприлюднені в журналі Science Advances.