Fysiker har skapat historiens första tvådimensionella supersolid - en bisarr fas av materia som samtidigt beter sig som en fast substans och en vätska.
Supersolid kroppar är material vars atomer är organiserade i en regelbunden periodisk kristallstruktur, men samtidigt kan flöda för evigt utan att förlora kinetisk energi. Trots deras intressanta egenskaper, som vid första anblicken bryter mot många kända lagar, förutspådde fysiker dem teoretiskt för länge sedan - de dök först upp som antaganden i fysikern Eugene Gross arbete redan 1957.
Nu, med hjälp av lasrar och underkylda gaser, har fysiker äntligen förvandlat ett supersolid till en tvådimensionell struktur, vilket gör det möjligt för forskare att avslöja den djupare fysiken bakom de mystiska egenskaperna hos materiens konstiga fas. Av särskilt intresse för forskarna är hur deras tvådimensionella supersolida kroppar kommer att bete sig när de roterar i en cirkel, tillsammans med de små virvlarna som kommer att dyka upp inuti dem. Den magnetiska interaktionen får atomerna att självorganisera sig i droppen och ordna sig i en regelbunden ordning. Denna unika konfiguration gör att du kan skapa effekter som flöde utan friktion, trots närvaron av superfluiditet.
Detta öppnar dörren till några riktigt konstiga kvanteffekter. En av nyckelreglerna för kvantbeteende, Heisenbergs osäkerhetsprincip, säger att det är omöjligt att veta både positionen för en partikel och dess rörelsemängd med absolut precision. Men nu när Bose-Einstein-kondensatatomerna inte längre rör sig är hela deras momentum känt. Detta gör att atomernas positioner blir så osäkra att de platser de skulle kunna uppta blir större i yta än utrymmet mellan atomerna själva.
Fysiker vill nu använda sitt 2D supersolid-system för att studera alla egenskaper som är resultatet av närvaron av denna extra dimension. Till exempel planerar de att studera virvlarna som uppstår och fastnar mellan dropparna i arrayen, särskilt eftersom dessa virvlar av roterande atomer kan, åtminstone teoretiskt, spiralera oändligt.
Det för också forskare ett steg närmare de tredimensionella, superhårda kroppar som förutspåtts av tidiga teorier som Gross-teorin, och till och med till de mer "främmande" egenskaper de kan ha.
Läs också:
- Upptäckten av MTI kan ge ny kunskap om antimateria i universum
- CERN: subatomära partiklar växlar från materia till antimateria