Ученые сумели получить сверхтекучий твердый материал
Ученые более полувека назад предсказывали экзотическое состояние материала, при котором он одновременно и твердый и жидкий, но такого материала не было, до этого дня. Над созданием материала пребывающего сразу в двух состояниях трудилось две независимых группы ученых физиков.
Речь идет о состоянии материала, которое имеет название «supersolid», в таком состоянии материал имеет кристаллическую структуру твердого тела, но при этом может течь, если появляются для этого условия. Supersolid - это не обычное состояние для материала, на данный момент существует только четыре доказанных состояния: жидкое, твердое, газообразное и плазма - состояния могут перетекать из одного в другое в зависимости от условий, таких как температура, давление, и прочее. Странно в новом состоянии то, что частицы материала в этом состоянии организованы в жесткую структуру, только без вязкости или липкости - текут.
"Нелогично, чтобы материал сочетал в себе сверхтекучесть и был твердым", - заявил ведущий исследователь одной из команд, Вольфганг Кеттерле из Массачусетского технологического института: "Если ваш кофе был бы сверхтекучим, однажды начав его мешать, вы бы запустили эту реакцию навсегда."
Вещества такого типа были предсказаны еще в 1969 году российскими физиками, которые утверждали, что гелий-4 может быть и твердым и текучим при определенных условиях. В течение длительного периода времени считалось, что невозможно создать этот материал, но это не остановило попыток создания материала множеством ученых.
Первый прорыв произошел в 2004 году, тогда исследователи из Пенсильванского Государственного Университета охладили гелий до минус 273 градусов по Цельсию, это чуть выше температуры абсолютного нуля. Однако были проблемы, данные исказила проникшая внутрь контейнера влага и тогда общество решило, что эксперимент не удался и состояния supersolid не было достигнуто.
Теперь же исследователи из Массачусетского технологического института в Кембридже и Швейцарской высшей технической школы Цюриха, утверждают, что получили новое состояние материла из конденсата Бозе-Эйнштейна, одного из состояний материала, получаемое при ультра-низких температурах, в таком состоянии атомы ведут себя как волны.
Швейцарским исследователям удалось добиться результата во время помещения рубидия в вакуумную камеру и его охлаждения почти до абсолютного нуля, в результате получив конденсат, который затем был установлен в устройство с двумя резонансными камерами, состоящими из двух крошечных противопоставленных зеркал. Используя лазеры ученые заставили частицы материала сложиться таким образом, чтобы получился supersolid.
"Мы были в состоянии произвести это особое состояние в лаборатории благодаря сложной установке" - рассказывает один из команды Цюриха, Тильман Эсслинджер.
Команда Массачусетского технологического института пошла другим путем - они использовали комбинацию лазеров и методов испарительного охлаждения, чтобы превратить атомы натрия в Конденсат Бозе-Эйнштейна. Затем они снова использовали лазеры, чтобы превратить его в кристаллическое твердое тело.
Хотя процесс был разный, конечный результат был одинаковым, появление материала в состоянии supersolid. Оба факта были проверены и подтверждены. Однако принимавшие участие в исследованиях ученые не рады результатам по ряду причин, в первую очередь потому, что гелий ввести в состояние supersolid не удалось, другая причина в том, что материал с таким состоянием сделать очень трудно, необходимы экстремальные искусственно созданные условия, и в чистом итоге затраты не стоят результата.
