Австрийские ученые из Инсбрукского университета впервые сумели перемешать сверхтвердое тело — экзотическую форму материи, существующую в ультрахолодных дипольных квантовых газах. Исследование опубликовано в научном журнале Nature.
Сверхтвердые тела могут одновременно вести себя как твердые материалы и как сверхтекучие жидкости. Такое парадоксальное сочетание взаимоисключающих свойств было предсказано физиками более 50 лет назад как возможное в квантовой механике.
“Это немного похоже на кота Шредингера, который живой и неживой одновременно. Сверхтвердое тело одновременно твердое и жидкое”, — объяснила соавтор исследования Франческа Ферлайно.
Специалистам ранее удалось визуализировать кристаллическую структуру “твердой” сущности квантовых тел, но их сверхтекучие свойства оставались неуловимыми.
В этом новом исследовании ученые объединили теоретические модели с передовыми экспериментами для создания и наблюдения вихрей в дипольных сверхтвердых телах.
С помощью высокоточных методов команда использовала магнитные поля для осторожного вращения сверхтвердого тела. Это перемешивание вызвало образование квантованных вихрей, которые служат гидродинамическим отпечатком сверхтекучести.
Эксперимент длился почти год, выявив существенные различия между динамикой вихрей в сверхтвердых телах и немодулированных квантовых жидкостях, а также предложив новое понимание того, как характеристики сверхтекучести и твердого тела сосуществуют и взаимодействуют в этих экзотических квантовых состояниях.
По словам ученых, их открытие позволит изучать свойства различных квантовых объектов, включая нейтронные звезды.
Ранее физики впервые создали одномерный газ из чистого света.