Pemerhatian pertama bahan mempamerkan fasa superpejal jirim

Kemas kini: 1 Februari 2024 Tags:75aeliclt
Pemerhatian pertama bahan mempamerkan fasa superpejal jirim
Kredit: Alam (2024). DOI: 10.1038/s41586-023-06885-w

Melalui penyelidikan eksperimen, sepasukan ahli fizik yang bergabung dengan pelbagai institusi di China telah memerhatikan bahan dalam fasa superpejal jirim untuk kali pertama. Dalam kertas kerja mereka yang diterbitkan dalam jurnal Alam, kumpulan itu menerangkan eksperimen yang mereka jalankan untuk mencapai kejayaan ini dan implikasinya. Alam telah menerbitkan Taklimat Penyelidikan dalam isu jurnal yang sama yang menggariskan kerja yang dilakukan oleh pasukan mengenai usaha ini.

Pepejal super ialah bahan yang seolah-olah bercanggah—ia ditakrifkan sebagai tegar, tetapi juga mempunyai bendalir lampau, di mana cecair mengalir tanpa geseran. Pada tahun 1970-an, kerja teori oleh Anthony Leggett mencadangkan bahawa bahan sedemikian mungkin boleh dilakukan. Tetapi sehingga kini, tiada siapa yang dapat menemuinya secara semula jadi atau mensintesisnya di makmal.

Untuk mencipta supersolid, penyelidik yang terlibat dalam kajian baru ini bermula dengan sebatian yang dipanggil NBCP-ia mempunyai sifat unik atom yang disusun dalam kekisi segi tiga. Ini bermakna, pasukan penyelidik mendapati, jika ia diletakkan dalam medan magnet, semua atomnya akan berputar ke arah yang sama.

Tetapi apabila magnet dikeluarkan, atom-atom semua cuba untuk mengorientasikan diri mereka dengan putaran bertentangan dengan jirannya-tetapi kerana ia disusun dalam segi tiga, "kekecewaan" timbul kerana orientasi yang mungkin terhad. Pemerhatian ini mencadangkan bahawa di bawah keadaan yang betul, NBCP boleh wujud sebagai supersolid.

Untuk mencipta keadaan yang betul, para penyelidik membina radas untuk mengukur kesan magnetocaloric kerana bahan itu terdedah kepada medan magnet tanpa rasa takut kebocoran haba. Ini membolehkan mereka memetakan keadaan entropi, yang seterusnya membolehkan mereka mengesan keadaan putaran atom dan peralihannya. Mereka membandingkan penemuan dengan pengiraan teori dan menentukan bahawa mereka berada di landasan yang betul.

Mereka kemudian menjalankan pengukuran difraksi neutron dan membandingkannya dengan pengiraan teori, dan sekali lagi menemui persetujuan. Bersama-sama, ukuran sedemikian membolehkan mereka membuat kesimpulan bahawa mereka telah memerhatikan bahan dalam keadaan superpejalnya.

Pemerhatian itu dijangka membuka kemungkinan baharu untuk mengkaji fenomena kuantum dan meniru bahan novel.