Ilmuwan berubah menjadi 'supersolid' untuk pertama kalinya: apa artinya itu, dan mengapa itu penting
Untuk pertama kalinya, para peneliti telah mengubah cahaya menjadi “'supersolid” – keadaan materi yang aneh yang padat dan cair pada saat yang sama.
Meskipun para ilmuwan telah membuat supersolid dari atom sebelumnya, ini adalah contoh pertama dari coupling cahaya dan materi untuk membuat supersolid dan membuka pintu baru untuk mempelajari fisika materi kental, para peneliti menjelaskan dalam makalah yang diterbitkan 5 Maret dalam jurnal Sains.
Tapi apa sebenarnya supersolid, dan mengapa perkembangan baru ini begitu menarik? Inilah semua yang perlu Anda ketahui.
Apa itu supersolid?
Supersolids sangat aneh keadaan materi didefinisikan oleh mekanika kuantum di mana partikel -partikel mengembun menjadi padatan kristal yang tertib tetapi juga bergerak seperti cairan yang tidak memiliki viskositas. (Viskositas mengacu pada gesekan internal suatu zat, mengatur seberapa lancar mengalir). Biasanya, padatan tidak bergerak sendiri, tetapi supersolid mengubah arah dan kepadatan tergantung pada interaksi partikel sambil mempertahankan struktur kisi terorganisir.
Mengapa supersolid begitu dingin?
Supersolid membutuhkan suhu yang sangat rendah untuk terbentuk – biasanya sangat dekat nol absolut (minus 459,67 derajat Fahrenheit, atau minus 273,15 derajat Celcius). Sebagian besar partikel harus menempati keadaan energi terendah yang tersedia, dan panas membuat partikel melompat -lompat seperti balita yang bersemangat di lubang bola.
Jika suatu bahan cukup dingin, suhunya tidak lagi mengaburkan bagaimana partikel berinteraksi satu sama lain. Sebaliknya, efek kecil mekanika kuantum menjadi faktor penentu dalam bagaimana materi berperilaku.
Bayangkan balita telah pulang dan bola bola telah menetap dalam keadaan tenang. Sekarang kita dapat belajar dengan tenang bagaimana komponen individu dari lubang bola berinteraksi satu sama lain untuk menentukan karakteristiknya.
Terkait: 32 Eksperimen Fisika yang Mengubah Dunia
Bagaimana cairan tidak memiliki viskositas?
Viskositas adalah ukuran seberapa mudah cairan mengubah bentuknya. Cairan dengan viskositas yang lebih tinggi cenderung lebih menempel pada dirinya sendiri dan, oleh karena itu, menahan gerakan, seperti bagaimana sirup bergerak lebih lamban ketika dituangkan dari wadah dibandingkan dengan bagaimana air mengalir dari keran. Semua cairan, kecuali superfluida dan supersolid, memiliki sejumlah viskositas.
Contoh cairan yang paling terkenal tanpa viskositas adalah helium didinginkan hingga suhu dalam beberapa derajat nol absolut. Partikel tidak sepenuhnya masih dalam nol mutlak; – Mereka bergoyang sedikit karena Prinsip Ketidakpastian. Dalam kasus isotop helium-4, mereka banyak bergoyang-cukup untuk membuat tidak mungkin sampel helium-4 menjadi solid pada nol absolut, kecuali ada sekitar 25 atmosfer tekanan yang diterapkan untuk benar-benar menyatukan partikel-partikel itu bersama-sama.
Wiggling Helium-4 pada nol absolut dan fenomena kuantum lainnya menyebabkan beberapa perubahan drastis dalam bagaimana cairan bertindak. Ia berhenti mengalami gesekan (dan, oleh karena itu, tidak memiliki viskositas) dan dapat dengan cepat menyedot sendiri dari wadah, antara lain.
Bagaimana kita bisa membuat cahaya menjadi padat?
Supersolid telah terbuat dari gas atom sebelum. Namun, penelitian baru menggunakan mekanisme baru yang bergantung pada sifat -sifat sistem “polariton”.
Polariton dibentuk oleh kopling foton (cahaya) dan quasipartikel seperti rangsangan melalui interaksi elektromagnetik yang kuat. Sifatnya memungkinkan mereka untuk mengembun ke keadaan energi serendah mungkin dengan cara yang mirip dengan beberapa gas atom. Dengan kata lain, cahaya digabungkan dengan materi, dan bersama -sama, mereka dapat dikondensasi menjadi supersolid.
Mengapa supersolid bermanfaat?
Supersolid penting untuk dipelajari karena menunjukkan efek interaksi kecil, kuantum antara partikel tanpa suhu menghalangi. Ketika kita memetakan perilaku dan karakteristik supersolid, kita benar -benar melihat bagaimana atom dan partikel disatukan. Ini mengajarkan kita tentang dunia tempat kita hidup di tingkat fundamental.
Dengan penelitian dan pengembangan lebih lanjut, supersolid dapat digunakan untuk Komputasi kuantum, superkonduktorpelumas tanpa gesekan, dan aplikasi yang belum kita pikirkan. Ada begitu banyak kemungkinan yang belum kami temukan – dan membuat supersolid dari cahaya adalah langkah besar ke depan.
