Світло стало твердим: науковий прорив у квантовій фізиці

Італійським фізикам вперше вдалось використати енергію світла для створення надплинного твердого тілаНадплинне тверде тіло — термодинамічна фаза квантової рідини, що є твердим тілом з властивостями надплинної рідини. Під час охолодженні квантової рідини до певної температури вона набуває надплинних властивостей (зокрема, нульову в'язкість, тобто відсутність тертя)
. 

Насправді заява науковця дещо перебільшена, оскільки дослідники просто спрямували лазер на ділянку напівпровідника зі спеціальним малюнком з вузькими виступами і за рахунок взаємодії світла і напівпровідника отримали гібридні частки, що називаються поляритонами. Досягнення спирається на більш ранні роботи науковиці з Національної дослідницької ради Італії Даніелли Санвітто, яка понад 10 років тому довела, що світло можна використовувати для утворення незвичайних квантових матеріалів. 

Спеціальний малюнок, нанесений на напівпровідник, мав вирішальне значення, обмежуючи рух цих часток та їхні енергетичні рівні, дозволяючи їм об’єднуватись в тверде надплинне тіло.  У своєму дослідженні італійські науковці використали як напівпровідник арсенід галію-алюмінію.

Перед командою стояло серйозне завдання підтвердження своїх результатів: їм необхідно було точно виміряти досить багато властивостей цього нещодавно утвореного надтвердого тіла, щоб довести, що воно дійсно має характеристики як твердого тіла, так і рідини без в’язкості.

Досі подібні незвичайні матеріали можна було отримати лише у контрольованих експериментах з атомами, охолодженими до вкрай низьких температур. Квантові ефекти у таких умовах найкраще проявляли себе та ставали доступними для спостереження . Як зазначив Альберто Браматі з Університету Сорбони, проведене дослідження дозволяє отримати більш широке розуміння того, як квантова матерія змінює свій стан за допомогою фазового переходу. Однак науковець додав, що для повного розуміння властивостей цієї речовини необхідні додаткові вимірювання та аналізи.

Тріпогеоргос зі свого боку припустив, що такі форми матерії можуть бути більш контрольованими, ніж ті, що утворюються за допомогою атомів. Це дає змогу глибше дослідити нові, незвичайні стани матерії.

Дослідження опубліковане у журналі Nature.

Джерело: Interesting engineering