Badacze z Innsbrucka w dziedzinie superstałego gazu kwantowego przenoszą się w drugi wymiar

Z życia codziennego znamy trzy stany skupienia materii: stały, ciekły i gazowy. Ale w fizyce kwantowej niektóre substancje są zarówno stałe, jak i ciekłe. Naukowcy mówią o superstałych. Ich istnienie przewidywano już w latach pięćdziesiątych. Ale dopiero w 2020 roku naukowcom z Włoch, Niemiec i Innsbrucka udało się niezależnie odkryć go – w ultrazimnym gazie kwantowym.

Ultrazimny gaz kwantowy

Kierował Grupą Badawczą w Innsbrucku Francesca Ferlaino, naukowiec w Instytut Fizyki Doświadczalnej na Uniwersytecie w Innsbrucku oraz Instytut Optyki Kwantowej i Informacji Kwantowej przy Austriackiej Akademii Nauk w Innsbrucku. Jej zespół był w stanie jednocześnie stworzyć kryształ i nadciek — ciecz, która może płynąć bez oporu. Eksperyment oparto na atomach magnetycznych i ultrazimnych gazach kwantowych nazywanych kondensatem Bosego-Einsteina. Jest schładzany do temperatury nieco powyżej zera absolutnego (minus 237 stopni Celsjusza).

Interesujące również: Zadanie matematyczne 8 królowych szachów pokazuje wyższość komputera kwantowego (tylko w języku niemieckim)

Polaryzacja atomów magnetycznych

W ultrazimnym gazie kwantowym atomy organizują się w kropelki poprzez oddziaływanie magnetyczne i układają się w regularny wzór. Mateusz Norcia Zespół Franceski Ferlaino mówi: „Normalnie można by się spodziewać, że każdy atom znajdzie się w określonej kropli, bez możliwości zamiany miejsc. Ale w stanie superstałym każda cząstka znajduje się we wszystkich kroplach, więc jest obecna w tym samym czasie w każdą kroplę. ”. Ta osobliwa konfiguracja umożliwia efekt superpłynności. Jest to przepływ nietarciowy pomimo obecności układu przestrzennego.

Po raz pierwszy odkryto powstawanie wirów

Do tej pory stany superstałe w gazach kwantowych były obserwowane tylko jako seria kropel, więc były one jednowymiarowe. Zespołowi Ferlaino udało się teraz rozszerzyć to zjawisko na dwa wymiary, tworząc systemy z co najmniej dwoma rzędami kropel. To również krytycznie poszerza perspektywy badawcze. Na przykład w dwuwymiarowym układzie superstałym możliwe jest badanie powstawania wirów w otworze pomiędzy kilkoma sąsiednimi kroplami. Te teoretycznie opisane wiry nie zostały jeszcze zademonstrowane, ale stanowią ważną konsekwencję przelewania się płynu” – wyjaśnia Ferlaino.

oryginalny post:
Dwuwymiarowa supertwardość w dipolowym gazie kwantowym. Norcia, Claudia Politi, Lauritz Klaus, Elena Poli, Maximilian Sommen, Manfred J. Mark, Russell Bisset, Luis Santos i Francesca Ferlaino. Przyroda 18 sierpnia 2021

Ma to również znaczenie: Prototyp komercyjnie opłacalnego komputera kwantowego do 2022 r (tylko w języku niemieckim)