Voor het eerst 2D “ultraharde” wrijvingsloze stroming gemaakt

In een belangrijke prestatie hebben natuurkundigen voor het eerst een tweedimensionaal supervast materiaal in het laboratorium geproduceerd.

Dit klinkt misschien ongelooflijk moeilijk, maar het is een prestatie waar onderzoekers al meer dan 50 jaar naartoe werken. Supervaste stoffen zijn exotische stoffen die atomen hebben gerangschikt in een geordende structuur van een vaste stof, maar toch zonder wrijving kunnen stromen, net als supervloeistoffen.

twee jaar geleden, Natuurkundigen zijn erin geslaagd supervaste stoffen te creëren Met behulp van ultrakoude magnetische atomen… maar in slechts één dimensie. Nu is een team van Oostenrijkse onderzoekers er voor het eerst in geslaagd een tweedimensionale kristalachtige structuur te creëren; Het resultaat zal natuurkundigen in staat stellen om enkele van de vreemdste materiaalwetenschappelijke fenomenen te testen en te experimenteren die er zijn.

Natuurkundige Bruno Laborth Tolera van het Laser Physics Laboratory in Parijs schreef: In een nieuws- en opinieartikel Gepubliceerd naast de nieuwe krant in natuur Vandaag.

Deze vreemde dualiteit betekent dat supervaste stoffen kwantummechanica worden genoemd stand van zaken.

Dit komt omdat, net als bij andere kwantumfenomenen (denk aan verstrengeling of de kat van Schrödinger), deeltjes in een supervaste toestand worden opgesloten in een vaste, maar tegelijkertijd ook onbepaalde structuur, waardoor ze zich als een golf kunnen gedragen en vrij kunnen stromen zonder wrijving door het hele lichaam. de vaste.

De supervaste stof werd voor het eerst voorspeld in 1969 en is lange tijd bestudeerd in supervloeibaar helium, dat werd beschouwd als de beste kandidaat voor het vinden van bewijs van een vaste, kristalachtige structuur met supervloeibare eigenschappen. Ondanks tientallen jaren van onderzoek blijft de supervastheid van helium echter ongrijpbaar.

Onlangs hebben onderzoekers hun focus verlegd naar ultrakoude kwantumgassen – wolken van sterke magnetische atomen die worden afgekoeld tot onder het absolute nulpunt. Het feit dat deze atomen gemagnetiseerd zijn, betekent dat ze op unieke manieren op elkaar inwerken, wat kan leiden tot deze vreemde kwantummechanische staat van supersoliditeit.

“Normaal gesproken zou je denken dat elk atoom in een bepaalde druppel te vinden is, zonder enige manier om ertussen te komen,” De fysicus die betrokken is bij de nieuwe doorbraak, Matthew Norcia, zegt: van de Universiteit van Innsbruck in Oostenrijk.

“In de supervaste toestand bevindt elk deeltje zich echter over alle druppeltjes, die tegelijkertijd in elke druppel aanwezig zijn. Dus in feite heb je een systeem met een reeks gebieden met hoge dichtheid (druppels) die allemaal dezelfde onbepaalde atomen.”

Terwijl het Oostenrijkse team werd geleid door kwantumfysicus Francesca Ferlaino van de Universiteit van Innsbruck en de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen, een van vele Creëert een reeks druppels langs één dimensie Toon supertaaiheid Terug in 2019, moesten ze hun magnetische model aanpassen om een ​​2D-versie te maken, met twee of meer rijen druppels.

Deze laatste prestatie opent de verschijnselen die ze kunnen bestuderen met deze vreemde gaswolken.

“In een superstijf tweedimensionaal systeem zou men bijvoorbeeld kunnen bestuderen hoe wervelingen zich vormen in het gat tussen verschillende aangrenzende druppeltjes”, Norcia zegt:.

“Deze beschreven wervels zijn theoretisch nog niet aangetoond, maar ze vertegenwoordigen een belangrijk gevolg van de overloopvloeistof.”

Er valt nog veel te leren over dit vreemde, supervaste kwantumgas. De onderzoekers weten bijvoorbeeld niet zeker of ze een grotere supervaste stof kunnen maken, omdat de toestand van het materiaal ongelooflijk gevoelig is voor de magnetische val die ze hebben gemaakt.

Maar voor nu is het feit dat het team in staat was om de eerste tweedimensionale supervaste materie te creëren een enorme prestatie op zich, die onvermijdelijk zal leiden tot een beter begrip van deze vreemde toestand van materie en de onzichtbare kwantumkrachten. die onze realiteit beheersen.

zoeken was Geplaatst in natuur.