Сверхтекучая жидкость замерзает, нарушая законы физики
Физики из Колумбийского и Техасского университетов впервые наблюдали, как сверхтекучая жидкость — состояние материи, способное течь без сопротивления, — при дальнейшем охлаждении внезапно останавливается и переходит в новую фазу, похожую на сверхтвёрдое тело. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Классическое сверхтвёрдое тело — это гипотетическое состояние материи, которое сочетает кристаллическую структуру твёрдого тела со способностью к сверхтекучему течению. Ранее подобные состояния удавалось создать лишь искусственно, с помощью лазерных ловушек. Новый эксперимент показал естественный переход сверхтекучести в изолятор в двумерном материале — бислое графена.
Учёные работали с квазичастицами — экситонами, которые образуются в двух слоях графена. Под сильным магнитным полем эти экситоны вели себя как сверхтекучая жидкость. Однако при снижении плотности экситонов и температуры их течение полностью прекращалось, и система становилась изолятором.
Наблюдение изолирующей фазы, которая «плавится» в сверхтекучую, беспрецедентно. Это сильно указывает на то, что низкотемпературная фаза является весьма необычным экситонным твёрдым телом, — заявил соавтор работы Цзя Ли.
Однозначно подтвердить, что полученное состояние является именно сверхтвёрдым телом, пока сложно, так как изоляторы не проводят ток, что ограничивает методы измерений. Команда продолжает исследования, изучая другие слоистые материалы, в которых экситоны могут быть стабильны при более высоких температурах и без магнитного поля.
Открытие может иметь далеко идущие последствия для квантовой физики и материаловедения, так как экситоны в графене в тысячи раз легче атомов гелия, что потенциально позволяет наблюдать экзотические квантовые состояния при более доступных температурах.
0 комментариев