Надплинна речовина: унікальний стан матерії став ще більш загадковим.

Дослідники розширили горизонти квантової механіки, оскільки їм вперше вдалося трансформувати надплинну рідину в надплинне тверде тіло і повернути його назад.

Фізики вперше зафіксували фазовий перехід квазічастинок, відомих як екситони, з надплинного стану в надплинний стан твердого тіла і назад. Це відкриття відкриває нові горизонти для дослідження екстремальних форм матерії. Власне, вчені змогли трансформувати незвичайний стан речовини в ще більш незвичайний, хоча самі вони не були впевнені у можливості такого перетворення. Результати дослідження були опубліковані в журналі Nature, повідомляє Live Science.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Вперше фізики зафіксували, як колектив екситонів — квазічастинок, що складаються з електрона та електронної дірки — змінює свій стан, переходячи з надплинної рідини в надплинне тверде тіло, а потім повертаючись назад. Це нагадує процес, коли вода змінює свою форму з рідкого стану на лід і знову назад.

Окрім звичних для нас форм речовини — газоподібної, рідкої та твердої, існує чимало інших станів матерії, які виникають лише за екстремальних обставин.

Раніше вчені вже могли створювати надтекучі тверді тіла і навіть спостерігали в них квантові вихори. Але такого стану матерії вдавалося досягти тільки за допомогою додаткового обладнання та енергії, щоб змусити частинки впорядкуватися в кристалічній решітці. Тепер же фізики спостерігали природний фазовий перехід з одного дивного стану матері в інший, ще більш дивний.

Фізики оголосили, що вперше в історії спостерігали процес, у якому надплинна рідина трансформується в надплинне тверде тіло і знову повертається до рідинного стану. Це дійсно вражаюче досягнення в галузі квантової механіки.

Для досягнення цього вчені застосували два шари графена. Цей матеріал є надзвичайно тонким листом, що складається виключно з атомів вуглецю, які розташовані надзвичайно близько один до одного. Далі вони ввели потужне магнітне поле і знизили температуру системи, що призвело до формування екситонного "супу".

Під час охолодження до температури від 1,5 до 4 градусів Цельсія вище абсолютного нуля (мінус 273,15 градусів Цельсія) екситони утворювали надплинну рідину. Під час подальшого охолодження екситони переходили в нову фазу, що має електричні непровідні властивості, яку фізики вважають надплинним твердим тілом. Після цього частинки повернулися у вихідний стан.

Подальші дослідження допоможуть фізикам зрозуміти, як поводяться надтекучі тверді тіла і надтекучі рідини, і поглиблять наше розуміння фізики елементарних частинок. Водночас це досягнення вже відкриває нові можливості для вивчення екстремальних станів матерії. Описані вище квантові стани матерії можуть допомогти поліпшити наявні технології, а також поглибити наше розуміння устрою Всесвіту.

Як повідомляв Фокус, команда фізиків змогла перевести 7000 атомів у стан, аналогічний коту Шредінгера, встановивши новий рекорд за кількістю макроскопічних об'єктів, які можна спостерігати в квантовій суперпозиції.

Фокус також повідомляв, що Ілон Маск має намір звести місто на Місяці. Раніше він стверджував, що основна мета компанії SpaceX полягає в освоєнні Марса та створенні там колонії, але тепер стало відомо, що його плани зазнали змін.