A fizikusok létrehozták a történelem első kétdimenziós szuperszilárd testét – az anyag egy bizarr fázisát, amely egyszerre viselkedik szilárd és folyékony anyagként.
A szuperszilárd testek olyan anyagok, amelyek atomjai szabályos periodikus kristályszerkezetbe szerveződnek, ugyanakkor képesek örökké áramolni anélkül, hogy elveszítenék a mozgási energiát. Érdekes tulajdonságaik ellenére, amelyek első pillantásra sok ismert törvényt sértenek, a fizikusok elméletileg már régen megjósolták őket - először Eugene Gross fizikus munkájában jelentek meg feltevésekként még 1957-ben.
Most lézerek és túlhűtött gázok segítségével a fizikusok végre egy szuperszilárd testet alakítottak át kétdimenziós szerkezetté, lehetővé téve a tudósok számára, hogy feltárják az anyag furcsa fázisának titokzatos tulajdonságai mögött meghúzódó mélyebb fizikát. A kutatók számára különösen érdekes, hogy kétdimenziós szuperszilárd testük hogyan fog viselkedni, miközben körben forog, a bennük megjelenő apró örvényekkel együtt. A mágneses kölcsönhatás hatására az atomok önszerveződnek a cseppekben, és szabályos sorrendbe rendeződnek. Ez az egyedülálló konfiguráció lehetővé teszi olyan hatások létrehozását, mint a súrlódás nélküli áramlás, a szuperfluiditás jelenléte ellenére.
Ez megnyitja az ajtót néhány igazán furcsa kvantumeffektus előtt. A kvantumviselkedés egyik kulcsfontosságú szabálya, a Heisenberg-féle bizonytalansági elv kimondja, hogy a részecske helyzetét és lendületét sem lehet abszolút pontossággal tudni. Most azonban, hogy a Bose-Einstein kondenzátum atomjai már nem mozognak, teljes lendületük ismert. Emiatt az atomok helyzete annyira bizonytalanná válik, hogy az általuk elfoglalható helyek területe nagyobb lesz, mint maguk az atomok közötti tér.
A fizikusok most 2D szuperszilárd rendszerükkel szeretnék tanulmányozni mindazokat a tulajdonságokat, amelyek ennek az extra dimenziónak a jelenlétéből erednek. Például azt tervezik, hogy tanulmányozzák a tömb cseppjei között keletkező és megrekedt örvényeket, különösen mivel ezek a forgó atomok örvényei – legalábbis elméletileg – végtelenül spirálozhatnak.
Egy lépéssel közelebb viszi a kutatókat a korai elméletek, például a Gross-elmélet által megjósolt háromdimenziós szuperkemény testekhez, és még azokhoz a „idegenebb” tulajdonságokhoz is, amelyekkel rendelkezhetnek.
Olvassa el még:
- Az MTI felfedezése új ismeretekkel szolgálhat az univerzum antianyagáról
- CERN: a szubatomi részecskék anyagról antianyagra váltanak