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美国麻省理工学院的研究人员创造了新的超固体物质:同时是晶体和超流体

2017-03-06 161浏览 标签:

       2017年3月2日,美国麻省理工学院(MIT)介绍了其研究人员创造出的一种新的物质形式——超固体,这种物质结合了固体的性质与超流体的性质。这项研究由美国国家科学基金会(National Science Foundation,NSF)、美国空军科学研究办公室(Air Force Office of Scientific Research)和美国陆军研究办公室(Army Research Office)资助。相关研究成果发表在了3月2日的Nature(《自然》)杂志上。


物理学家们此前预测了超级固体的可能性,但在实验室还没有观察到它们。他们以氦原子作为理论模型,认为如果氦原子可以在氦的固体晶体中移动,那么固态的氦就可能具有超流体性,从而有效地变成超固体。然而,相关实验证明仍然难以捉摸。此次,MIT的团队成功验证了超固体的存在。团队通过使用激光器对玻色-爱因斯坦凝聚态(Bose-Einstein condensate)的超流体气体进行处理,将凝聚态的物质冷却,引导得到物质的量子相,从而得到一种刚性结构——就像固体,并同时保持了超流体的性质,让物质可以没有粘度地流动。

对这种明显矛盾的物相研究可以帮助更深入地了解超流体和超导体,这对诸如超导磁体、传感器技术,以及高效的能量传输等相关技术的发展进步是十分重要的。

       研究团队的带头人、MIT工学院的物理学教授Wolfgang Ketterle是玻色-爱因斯坦凝聚态物质的共同发现人,他也因为这一发现获得了2001年的诺贝尔物理学奖。Ketterle教授说:“结合超流体性和固体性的材料是违反直觉的。如果你的咖啡是超流体,你搅拌它,它会永远持续旋转。”他还表示:“现在我们已经通过实验证明预测超固体的理论是正确的,我们希望激发进一步的研究,可能有意想不到的结果。”


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