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 Интриги и тайные свидания — прерогатива не только людей. В мире дикой природы тоже случаются драмы, и одна из них развернулась в лесах Северной Америки. Маленькие серые птицы, известные в науке как гаички Гамбела, долгое время считались образцом супружеской верности, но на деле оказались хитрыми стратегами. Они заводят потомство не только от постоянного партнера, но и от самца-соседа с определенным набором качеств. Авторы нового исследования попытались выяснить, что толкает самок на измену и как это влияет на выживание всего вида.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
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.
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