Все новости

Физики создали двумерный "гибрид" твердого тела и жидкости

Благодаря этому ученые смогут исследовать "воронки" между скоплениями атомов в сверхтекучих жидкостях

ТАСС, 18 августа. Австрийские физики открыли ранее неизвестную двумерную форму материи. Она представляет собой нечто среднее между твердым телом и жидкостью. Описание открытия опубликовал научный журнал Nature.

"До недавнего времени сверхтекучие твердые тела наблюдались только в виде одномерных структур. Мы расширили это явление до двумерного пространства", – рассказал один из авторов работы, научный сотрудник Инсбрукского университета (Австрия) Мэттью Норсия.

Так называемые сверхтекучие твердые тела – это особые квантовые структуры, которые одновременно обладают свойствами и твердого тела, и сверхтекучих жидкостей. Они возникают при охлаждении квантовых газов или жидкостей до крайне низких температур в условиях, в которых составляющие их атомы начинают вести себя так, как будто они объединены в кристаллическую решетку, но при этом являются единым целым.

Существование подобной формы материи было предсказано советскими физиками Александром Андреевым и Ильей Лифшицем еще в 1969 году, однако первое экспериментальное подтверждение ее существования было получено лишь в 2009 году в ходе опытов с одномерными конструкциями из атомов рубидия. Их создание позволило ученым более глубоко изучить природу сверхтекучести.

Норсия и его коллеги выяснили, что схожими свойствами могут обладать и двумерные конструкции из атомов, которые будут сами собой распределяться по пространству и формировать кристаллическую решетку, состоящую из нескольких рядов квантовых частиц.

Как объясняет Норсия, создание двумерных сверхтекучих твердых тел стало возможным благодаря тому, что два года назад австрийские физики обнаружили, что для создания одномерной вариации этой формы материи можно использовать атомы диспрозия или эрбия, обладающие магнитными свойствами.

Во время этих опытов ученые задумались, можно ли их использовать выработанный ими подход для создания сразу нескольких параллельных рядов атомов, объединенных в единую кристаллическую решетку. Руководствуясь подобными соображениями, физики подготовили новую версию оптической ловушки, набора из нескольких лазеров, которые взаимодействуют с облаком из охлажденных атомов и удерживают их внутри экспериментальной камеры.

Норсия и его коллеги обнаружили, что лучи этих лазеров можно наклонить друг к другу под таким углом, что их взаимодействия с облаком из атомов диспрозия приведут к формированию плоской овальной структуры, которая представляет собой двумерную форму сверхтекучего твердого тела.

Последующее изучение свойств данного скопления из атомов диспрозия показало, что оно обладает достаточными размерами и стабильностью для изучения того, как подобная форма материи ведет себя при вращении. Первые подобные замеры австрийские физики планируют провести в ближайшее время.

"Опыты с двумерными сверхтекучими твердыми телами позволят нам впервые изучить то, как возникают воронки между скоплениями атомов в сверхтекучих жидкостях. У этих структур давно существует теоретическое описание и при этом они являются одним из самых значимых последствий существования сверхтекучести, однако мы еще никогда их не наблюдали", – подытожил Норсия.