Физики нашли новое квантовое состояние материи — противоточную сверхтекучесть
Ученые экспериментально подтвердили существование экзотического состояния материи — противоточной сверхтекучести. Для этого пришлось охладить атомы рубидия до температуры около одного нанокельвина.
В 1930-х годах физики открыли в жидком гелии явление сверхтекучести — оказалось, что в особом состоянии гелий мог перемещаться без трения, проникать через тонкие капилляры и «переползать» через стенки колб. Это открытие стало важной вехой в развитии фундаментальной физики.
В 2000-х ученые поняли, что так себя ведет не только гелий, но и конденсат Бозе — Эйнштейна. Это состояние вещества характеризуется двумя параметрами: температура конденсата близка к абсолютному нулю и оно состоит преимущественно из бозонов — частиц, которым современная физика «разрешает» пребывать в одном квантовом состоянии, если они одинаковы. К бозоном относят фотоны, глюоны и различные квазичастицы. Другому типу частиц, фермионам, к которым относятся электроны и кварки, такое запрещено, они подчиняются другим законам.
Открытие сверхтекучести дало толчок развитию низкотемпературных технологий — лазерному охлаждению и системе рефрижератора растворения. Они стали ключевыми инструментами в квантовых симуляциях, квантовых вычислениях и смежных дисциплинах.
Однако физики предполагали, что существуют и более сложные состояния вещества на основе сверхтекучести. Расчеты и теории связывали с изоляторами Мотта — веществами с кристаллической структурой и свойствами диэлектриков. Согласно теории электрической проводимости, они должны быть проводниками, но особая электронная конфигурация делает их диэлектриками. Изоляторы Мотта используют в изучении сверхпроводимости.
При работе с изоляторами Мотта ученые предположили, что если такое вещество состоит не из одного типа атомов, а как минимум из двух, то проявится новое квантовое состояние вещества — противоточная сверхтекучесть. Если система состоит из одного типа частиц, то они «заперты» на месте и не могут, скажем, туннелировать и перемещаться по кристаллу. С увеличением числа типов частиц взаимодействия в системе становятся сложнее.
Противоточность — это ситуация, когда два разных типа атомов «движутся» в противоположных направлениях с одинаковой скоростью. Даже если общий поток атомов равен нулю и перемещение масс и энергий равно нулю, противоток может сохраняться. Он также может быть сверхтекучим, то есть происходить без потерь энергии на трение.
Китайские исследователи экспериментально подтвердили существование нового квантового состояние материи. Ученые смогли исследовать противоточную сверхтекучесть с помощью недавно разработанного квантового газового микроскопа и охлажденных до температуры около одного нанокельвина атомов изотопа рубидия-87 с различными свойствами по осям Z и XY, запертых в оптическую решетку. Они описали открытие в журнале Nature Physics.
Фактически авторы работы претендуют на экспериментальное открытие нового состояния материи. С таким типом открытый важно, смогут ли другие научные группы повторить результаты эксперимента и этим подтвердить выводы ученых. Хотя публикация в уважаемом научном издании обычно означает тщательную проверку результатов авторов, независимые исследовательские группы могут найти другие физические механизмы в экспериментальном процессе и прийти к другим выводам по результатам.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии