ในที่สุดสภาพของสสารที่แปลกประหลาดจนคาดไม่ถึงก็อาจปรากฏขึ้นในที่สุด นักวิทยาศาสตร์สองทีมรายงานการสร้าง supersolids ซึ่งเป็นทั้งของเหลวและของแข็งในเวลาเดียวกัน ซุปเปอร์โซลิดมีโครงสร้างผลึกเหมือนของแข็ง แต่สามารถไหลพร้อมกันได้เหมือนซุปเปอร์ฟลูอิด ซึ่งเป็นของเหลวที่ไหลโดยไม่มีแรงเสียดทาน
ทีมวิจัยจาก MIT และ ETH Zurich ต่างก็ผลิตสาร supersolids
ในรูปแบบแปลกใหม่ที่เรียกว่าคอนเดนเสทของ Bose-Einstein รายงานของงานเผยแพร่ทางออนไลน์ที่ arXiv.org เมื่อวันที่ 26 ตุลาคม (โดยกลุ่ม MIT) และวันที่ 28 กันยายน (โดยกลุ่ม Zurich)
คอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์ถูกสร้างขึ้นเมื่อกลุ่มของอะตอมซึ่งเย็นตัวจนใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ รวมตัวกันเป็นสถานะควอนตัมเดียวกันและเริ่มทำตัวเหมือนเป็นเอนทิตีเดียว เคล็ดลับของนักวิทยาศาสตร์ในการสร้าง supersolid คือการสะกิดคอนเดนเสท ซึ่งเป็น superfluid อยู่แล้ว ให้แสดงพฤติกรรมเหมือนของแข็ง ในการทำเช่นนั้น ทีม MIT และ Zurich ได้สร้างการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นอย่างสม่ำเสมอในอะตอม เช่น โครงสร้างผลึกซ้ำของของแข็งทั่วไปในระบบ ความแปรผันของความหนาแน่นนั้นยังคงอยู่แม้ว่าของเหลวจะยังสามารถไหลได้
ผลลัพธ์ใหม่อาจเป็น supersolids แรกที่เคยสร้างขึ้น – อย่างน้อยก็ตามคำจำกัดความบางอย่าง “แน่นอนว่าเป็นกรณีแรกที่คุณสามารถมองเห็นระบบได้อย่างแจ่มแจ้งและกล่าวว่านี่เป็นทั้ง superfluid และ solid” Sarang Gopalakrishnan จาก College of Staten Island ของ City University of New York กล่าว แต่ระบบเหล่านี้อยู่ห่างไกลจากสิ่งที่นักฟิสิกส์คาดการณ์ไว้เมื่อครั้งแรกที่พวกเขาฝันถึงวัตถุแปลก ๆ
เดิมทีนักวิทยาศาสตร์คาดว่า supersolids จะปรากฏในฮีเลียม -4
ซึ่งเป็นไอโซโทปของธาตุฮีเลียมและก๊าซชนิดเดียวกับที่เติมบอลลูนในงานเลี้ยงวันเกิดของเด็ก ฮีเลียม-4 สามารถแช่เย็นและอัดแรงดันเพื่อผลิตซุปเปอร์ฟลูอิดหรือของแข็งได้ ฮีเลียมซุปเปอร์โซลิดจะเป็นส่วนผสมของสองสถานะนี้
การอ้างสิทธิ์ก่อนหน้านี้ในการตรวจจับฮีเลียม-4 ซูเปอร์โซลิด ไม่ได้ขึ้นอยู่กับการพิจารณาอย่างละเอียด ( SN Online: 10/12/2012 ) ดังนั้น Nikolay Prokof’ev จากมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์แอมเฮิร์สต์กล่าวว่า “ตอนนี้เราต้องไปที่เรื่องควอนตัมเทียม” ซึ่งแตกต่างจากฮีเลียม-4 คอนเดนเสทของ Bose-Einstein สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำด้วยเลเซอร์ และปรับให้ทำงานตามที่นักวิทยาศาสตร์ต้องการ
นักวิทยาศาสตร์ทั้งสองกลุ่มได้ก่อตัวเป็น supersolids ในรูปแบบต่างๆ โดยการปะทะคอนเดนเสทด้วยเลเซอร์ กลุ่ม MIT ได้ชักนำให้เกิดปฏิสัมพันธ์ที่ทำให้อะตอมบางส่วนถูกผลัก การเคลื่อนไหวนี้ทำให้เกิดการรบกวนระหว่างอะตอมที่ถูกผลักและอะตอมที่ไม่เคลื่อนที่ซึ่งคล้ายกับรูปแบบที่ซับซ้อนของระลอกคลื่นที่อาจเกิดขึ้นได้เมื่อคลื่นน้ำมาบรรจบกัน เป็นผลให้มีลายทางม้าลาย — สลับภูมิภาคที่มีความหนาแน่นสูงและต่ำ — ก่อตัวขึ้นในวัสดุซึ่งบ่งชี้ว่ามันเป็นของแข็ง .
ทีม ETH Zurich ใช้วิธีการที่แตกต่างกันโดยใช้ช่องแสงสองช่อง ซึ่งเป็นชุดกระจกที่แสงสะท้อนไปมาซ้ำแล้วซ้ำอีก คลื่นแสงภายในโพรงทำให้อะตอมมีปฏิสัมพันธ์กันและด้วยเหตุนี้จึงจัดตัวเองให้อยู่ในรูปแบบผลึก โดยอะตอม คั่นด้วยความยาวคลื่น แสงเป็นจำนวนเต็ม
ผู้เขียนของการศึกษาทั้งสองปฏิเสธที่จะแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับงานวิจัยนี้ เนื่องจากเอกสารดังกล่าวได้ถูกส่งไปยังวารสารที่ถูกห้ามค้าขายแล้ว
Anatoly Kuklov จาก College of Staten Island กล่าวว่า “การทดลองเหล่านี้เป็นความสำเร็จที่ยอดเยี่ยมอย่างยิ่ง” แต่เขาตั้งข้อสังเกตว่าอนุภาคในคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์ที่มีความแข็งยิ่งยวดไม่มีปฏิกิริยารุนแรงเท่ากับอนุภาคในฮีเลียม-4 ที่เป็นของแข็ง แนวคิดของ supersolid นั้นแปลกมากเพราะ superfluid และ solid state แข่งขันกันและในอะตอมของวัสดุส่วนใหญ่ถูกบังคับให้เลือกอย่างใดอย่างหนึ่ง แต่ในโบส-ไอน์สไตน์ที่ควบแน่นรัฐทั้งสองนี้สามารถอยู่ร่วมกันอย่างกลมกลืนได้ง่ายกว่า ทำให้วัสดุแปลก ๆ ขัดกับสัญชาตญาณน้อยกว่าฮีเลียม-4 ที่เป็นของแข็ง
นอกจากนี้ Prokof’ev กล่าวว่า “บางคนจะพูดว่า ‘โอเค มันไม่เข้าเกณฑ์สำหรับสถานะ supersolid อย่างแน่นอน'” เพราะระยะห่างของการแปรผันของความหนาแน่นถูกตั้งค่าไว้ภายนอก แทนที่จะเกิดขึ้นตามธรรมชาติเหมือนที่จะมีในฮีเลียม
อย่างไรก็ตาม supersolids ดังกล่าวมีความน่าสนใจสำหรับสถานะของพวกเขาในฐานะวัสดุประเภทใหม่ “นี่เป็นผลงานที่ยอดเยี่ยม” Kuklov กล่าว “ตอนนี้กำลังได้รับความสนใจอย่างมากจากความแข็งแกร่งที่เหนือกว่า”
credit : palmettobio.org picocanyonelementary.com polonyna.org rasityakali.com reallybites.net retypingdante.com riwenfanyi.org rudeliberty.com scholarlydesign.net seriouslywtf.net
