علم

حالة المادة المطورة حديثًا تجمع بين السيولة الفائقة والصلابة

حالة المادة المطورة حديثًا تجمع بين السيولة الفائقة والصلابة

نجح الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في معالجة سائل فائق في نوع من شبه الصلبة. تجمع هذه الحالة الجديدة للمادة بين سمات المادة الصلبة وصفات السوائل الفائقة.

استخدم الفريق أشعة الليزر لتحويل مكثف بوز-آينشتاين إلى مادة تتدفق بدون لزوجة (a la superfluids). ومع ذلك ، حافظت المادة على هيكل صلب. يعترف الباحثون بأن الاكتشاف لا ينبغي أن يكون منطقيًا على المستوى الأساسي.

قال قائد الفريق وولفجانج كيترل ، أستاذ الفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، جون د. "إذا كانت قهوتك شديدة السوائل وقمت بتقليبها ، فستستمر في الدوران إلى الأبد."

حصل Ketterle على جائزة نوبل في الفيزياء لاكتشافه المشترك لمكثف Bose-Einstein (BEC). يحدث BEC عندما يتم تبريد ذرات الصوديوم (أو البوزونات) بالقرب من الصفر المطلق. في ظل هذه الظروف ، تشكل البوزونات غازًا فائق السوائل. أما بالنسبة للحالة فائقة الصلابة ، فقد اقترب الفيزيائيون سابقًا من إنشائها في المختبرات. ومع ذلك ، ظل البحث نظريًا إلى حد كبير حتى هذا الاكتشاف. قال Ketterle أن هذه التجربة بدت أن تأخذ البحث في كلتا الحالتين خطوة إلى الأمام.

قال Ketterle: "كان التحدي الآن هو إضافة شيء ما إلى BEC للتأكد من أنها طورت شكلًا أو شكلًا يتجاوز شكل" مصيدة الذرة "، وهي السمة المميزة للمادة الصلبة".

وجاءت تلك الإضافة في شكل ليزر. استخدم الفريق مجموعة من الليزر في حجرة مفرغة من الهواء "لتدوير" نصف ذرات BEC. أدى هذا إلى حالات كمومية مختلطة في الغرفة وبالتالي نوعين من المكثفات. أضاف الفريق المزيد من أشعة الليزر لنقل الذرات بين المكثفات. لقد أطلقوا على هذا "قلب الدوران".

المعدات التي طورها فريق MIT لإنشاء المادة الجديدة [مصدر الصورة: معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، كيتيرل وآخرون]

قال جونرو لي ، طالب الدراسات العليا بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الذي عمل على الاكتشاف: "كان الجزء الأصعب هو ملاحظة تعديل الكثافة هذا". يساعد تعديل الكثافة في تحديد ما إذا كان BEC أصبح مادة صلبة فائقة حقيقية. لم تعد كثافات المواد الصلبة الفائقة ثابتة ، ولكن لها نمط تموج يسمى "مراحل الشريط". استخدم الفريق مجموعة ثالثة من أشعة الليزر لقياس الانعراج من تعديل الكثافة.

"إن وصفة المادة الصلبة الفائقة بسيطة حقًا ، ولكن كان تحديًا كبيرًا لمحاذاة جميع أشعة الليزر بدقة والحصول على كل شيء مستقرًا لمراقبة المرحلة الشريطية ،" تابع لي.

أنتج الباحثون نتائجهم في أحدث عدد من مجلة Nature. في نفس القضية ، طور فريق سويسري طريقة لأخذ مكثف بوز-آينشتاين وجعله صلبًا للغاية باستخدام المرايا لمساعدة الليزر. قال Ketterle إن البحث الآخر يظهر اهتمامًا واعدًا ومتزايدًا في اكتشاف أشكال جديدة من المادة والإمكانات الخفية في هذه النتائج الجديدة.

في نهاية المطاف ، يمكن أن يؤدي المزيد من النقاش حول السوائل الفائقة والمواد الصلبة الفائقة إلى اكتشافات خارقة في التوصيل الفائق. يمكن أن تحمل الموصلات الفائقة مفتاح النقل الفعال للطاقة.

للحصول على بعض المعلومات الأساسية حول مكثف بوز-آينشتاين ، شاهد هذا الفيديو أدناه مع الأستاذ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا مارتن زويرلاين:

المصدر: MIT، Phys

انظر أيضًا: فقد الباحثون العينة الأولى والوحيدة من الهيدروجين المعدني في العالم

شاهد الفيديو: شاهد بالفيديو إحباط محاولة لتسميم ترامب بمادة الريسين السامه داخل طرد (شهر نوفمبر 2020).