Φυσική: Ερευνητές του MIT δημιουργούν νέα μορφή ύλης που είναι ταυτόχρονα υπερστερεό και υπερρευστό
Φυσικοί του MIT δημιούργησαν μια νέα μορφή ύλης, ένα υπερστερεό, που συνδυάζει τις ιδιότητες των στερεών με αυτές των υπερρευστών. Χρησιμοποιώντας λέιζερ για να χειραγωγήσουν ένα υπέρευστο αέριο, γνωστό ως συμπύκνωμα Bose-Einstein, η ομάδα μπόρεσε να μετατρέψει το συμπύκνωμα σε μια κβαντική φάση της ύλης που έχει μια δύσκαμπτη δομή – όπως ένα στερεό – και μπορεί να ρέει χωρίς ιξώδες – ένα βασικό χαρακτηριστικό ενός υπερρευστού. Οι μελέτες πάνω σε αυτή την φαινομενικά
«Είναι αντίθετο στο αναμενόμενο να έχεις ένα υλικό το οποίο να συνδυάζει υπερρευστότητα και στιβαρότητα», λέει ο επικεφαλής της ομάδας Wolfgang Ketterle, Καθηγητής Φυσικής στο MIT. «Εάν ο καφές σας ήταν υπερρευστό και τον ανακατεύατε, θα συνέχιζε να περιστρέφεται γα πάντα». Οι φυσικοί είχαν προβλέψει την πιθανότητα των υπερστερεών αλλά δεν τα είχαν παρατηρήσει στο εργαστήριο. Διατύπωναν την υπόθεση ότι το στερεό ήλιο θα μπορούσε να γίνει υπέρρευστο, εάν τα άτομα του ηλίου θα μπορούσαν να κινηθούν γύρω σε ένα στερεό κρύσταλλο του ηλίου, και να γίνει ουσιαστικά ένα υπερστερεό. Ωστόσο, η πειραματική απόδειξη παρέμεινε άπιαστη.
Η ομάδα χρησιμοποίησε ένα συνδυασμό λέιζερ ψύξης και μεθόδους ψύξης αναθυμιάσεων, στην ανάπτυξη των οποίων συνέβαλε ο Ketterle, για να ψύξει άτομα νατρίου σε θερμοκρασίες νανοκέλβιν. Τα άτομα του νατρίου είναι γνωστά ως μποζόνια, για τον αριθμό των νουκλεονίων και των ηλεκτρονίων τους. Όταν ψύχθηκαν κοντά στο απόλυτο μηδέν, τα μποζόνια διαμορφώνουν μια υπέρρευστη κατάσταση του αραιωμένου αερίου, που καλείται συμπύκνωμα Bose-Einstein ή BEC. Ο Ketterle συνέβαλλε στην ανακάλυψη των BECs – μια ανακάλυψη για την οποία βραβεύθηκε με το βραβείο Nobel Φυσικής του 2001.
«Η πρόκληση τώρα ήταν να προστεθεί κάτι στο BEC για να διασφαλιστεί ότι ανέπτυξε ένα σχήμα ή μορφή πέρα από το σχήμα της «παγίδας ατόμου», που είναι ο χαρακτηριστικός ορισμός ενός στερεού», εξηγεί ο Ketterle.
Για να δημιουργήσει την υπερστερεά κατάσταση, η ομάδα χειραγώγησε την κίνηση των ατόμων του BEC χρησιμοποιώντας δέσμες λέιζερ, αναπτύσσοντας «σύζευξη τροχιακών σπιν». Στο θάλαμο υπερυψηλού κενού, η ομάδα χρησιμοποίησε ένα αρχικό σύνολο λέιζερ για να μετατρέψει τα μισά άτομα του συμπυκνώματος σε μια διαφορετική κβαντική κατάσταση, ουσιαστικά δημιουργώντας ένα μίγμα δυο συμπυκνωμάτων Bose-Einstein. Πρόσθετες δέσμες λέιζερ μετά μετέφεραν άτομα μεταξύ των δυο συμπυκνωμάτων, μια διαδικασία που ονομάζεται «αναστροφή σπιν». «Αυτά τα επιπλέον λέιζερ δίνουν στα «αντεστραμμένου σπιν» άτομα ένα επιπλέον λάκτισμα για να υλοποιηθεί η σύζευξη των τροχιακών σπιν», λέει ο Ketterle.
Οι φυσικοί είχαν προβλέψει ότι ένα συζευγμένων τροχιακών σπιν συμπύκνωμα Bose-Einstein θα είναι ένα υπερστερεό, που οφείλεται σε μια αυθόρμητη «διαμόρφωση πυκνότητας». Όπως ένα κρυσταλλικό στερεό, η πυκνότητα ενός υπερστερεού δεν είναι πλέον σταθερή αλλά έχει ένα μοτίβο κυματισμού που καλείται «φάση ράβδωσης». Όπως είπε μέλος της ομάδας, «το δυσκολότερο μέρος ήταν να παρατηρηθεί αυτή η διαμόρφωση πυκνότητας». Η παρατήρηση αυτή επιτεύχθηκε με ένα άλλο λέιζερ, η ακτίνα του οποίου περιθλάται από τη διαμόρφωση της πυκνότητας και όπως αναφέρθηκε «η συνταγή για το υπερρευστό είναι πραγματικά απλή, αλλά ήταν μια μεγάλη πρόκληση η ακριβής διευθέτηση όλων των δεσμών των λέιζερ και η σταθεροποίηση για να παρατηρηθεί η φάση ράβδωσης».
Προς το παρόν, το υπερστερεό υπάρχει μόνο σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες κάτω από συνθήκες υπερυψηλού κενού. Στην πορεία, η ομάδα σχεδιάζει να διεξαγάγει επιπλέον πειράματα στα υπερστερεά και στη σύζευξη τροχιακών σπιν προσδιορίζοντας και κατανοώντας τις ιδιότητες της νέας μορφής ύλης που δημιούργησαν.
Περισσότερα στη δημοσίευση: A stripe phase with supersolid properties in spin–orbit-coupled Bose–Einstein condensates. Nature.
Σημείωση: Στο ίδιο τεύχος, του Μαρτίου, υπάρχει και άλλη αναφορά στη δημιουργία υπερστερεών από συμπύκνωμα Bose-Einstein.
φυσικήνέα μορφή ύλης
- Δημοφιλέστερες Ειδήσεις Κατηγορίας Ειδήσεις
- Τέλος στο κάπνισμα και άτμισμα και μέσα στο αυτοκίνητο! Πρόστιμα από 1500 έως και 3000 ευρώ
- H Μελάνια επισκίασε τον Ντόναλντ Τραμπ σε σπάνια εμφάνιση στον Λευκό Οίκο
- Δικηγόρος διαζυγίων αποκαλύπτει τα μυστικά του επιτυχημένου γάμου
- Σε 5ετή κάθειρξη καταδικάστηκε η 23χρονη για το έγκλημα της Κερκίνης Σερρών
- Πώς ήταν μια άθικτη έπαυλη όπου έγινε ένας φόνος και μια αυτοκτονία 57 χρόνια μετά
- Αποκλείσθηκε η ολλανδική πρεσβεία και το προξενείο στην Άγκυρα
- Λουκέτο για 48 ώρες σε δυο μεγάλα μπαρ και ένα καφέ της Θεσσαλονίκης
- Εκατοντάδες Τούρκοι διαδηλωτές έξω από το τουρκικό προξενείο στο Ρότερνταμ
- Έγκλημα πάθους η «πυρπόληση» του αστέγου στην Ιταλία
- Απελάθηκε στη Γερμανία η Τουρκάλα υπουργός-«Ανεύθυνη η στάση της», λέει η ολλανδική κυβέρνηση
- Δημοφιλέστερες Ειδήσεις Alfa Vita
- Τελευταία Νέα Alfa Vita
- Φυσική: Ερευνητές του MIT δημιουργούν νέα μορφή ύλης που είναι ταυτόχρονα υπερστερεό και υπερρευστό
- Ο καιρός σήμερα Κυριακή - Πού θα βρέξει
- Νέο ΕΣΠΑ: Ερευνώ – Δημιουργώ – Καινοτομώ
- Άννα Φρανκ:"Έχω τις ιδέες μου και τα σχέδια μου, μόλο που δεν μπορώ ακόμη να τα εκφράσω”
- Πανικός στην Πάτρα: Πυροβόλησε έξω από το σπίτι της συντρόφου του
- Οι προσλήψεις αναπληρωτών ΠΕ70, 70.50, 71 έως τώρα
- Νέα Δημοσκόπηση: Μπροστά η ΝΔ με 16,5% διαφορά έναντι του ΣΥΡΙΖΑ
- Ληστεία με όμηρο σε mini market στο Καματερό
- Τελευταία Νέα Κατηγορίας Ειδήσεις
- Ο «Αντρέας» που διακινούσε σαν «φάντασμα» τα ναρκωτικά των τζιχαντιστών
- Ενωμένοι και σε θέσεις εκλογικής μάχης στην Νέα Δημοκρατία
- H γελοιογραφία της ημέρας από τον Γιάννη Δερμεντζόγλου – 12 Μαρτίου 2017
- Οικονόμου: Η κυβέρνηση να μην ψάχνει συνενόχους
- Με αστυνομική συνοδεία οδηγήθηκε στα σύνορα της Ολλανδίας η Τουρκάλα υπουργός (vid)
- ΚΥΡΙΑΚΗ Β' ΝΗΣΤΕΙΩΝ
- Γουατεμάλα: Στους 39 οι νεκροί από την πυρκαγιά σε ίδρυμα ανηλίκων
- Σε νίκες θέλει να επιστρέψει ο Ολυμπιακός
- Μπροστά η ΝΔ σε νέα δημοσκόπηση
- A series of unfortunate events: Μία σειρά από… ευτυχή γεγονότα