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 Новая находка доказывает, что эволюция изобрела как минимум два независимых способа бороться с вирусами. Это открытие кардинально меняет представления о развитии иммунитета и расширяет горизонты для поиска новых лекарств.
Новое исследование показало, что представители скифской элиты, захороненные в курганах, которые широко разбросаны по степям Центральной Евразии, связаны родственными узами. Это доказывает, что у древних кочевников существовали династии, в которых власть передавалась по наследству.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Новая находка доказывает, что эволюция изобрела как минимум два независимых способа бороться с вирусами. Это открытие кардинально меняет представления о развитии иммунитета и расширяет горизонты для поиска новых лекарств.
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