Доказано существование редкой и аномальной материи

Изображение: University of Innsbruck

Физики Инсбрукского университета в Австрии получили новое доказательство существования одной из самых экзотических и редких форм материи, демонстрирующей парадоксальные свойства. Она является квантовым газом, обладающим одновременно твердыми и сверхтекучими свойствами. Об этом сообщает издание Science Alert.

Исследователи создали конденсаты Бозе — Эйнштейна из изотопов эрбия-166 и диспрозия-164. Считается, что при охлаждении до температуры, близкой к абсолютному нулю, атомы самопроизвольно организуются в каплеобразные кристаллические структуры, но при этом в совокупности продолжают проявлять признаки сверхтекучести.

Поведение атомов определяется одной и той же волновой функцией, то есть все частицы газа тождественны друг другу, и это является одним из условий достижения сверхтекучей твердости (supersolid).

Полученные данные свидетельствуют о том, что параметры сверхтекучей твердости обоих газов различались между собой. Так, в конденсате атомов эрбия эта форма была переходной и легко разрушающейся, в то время как в конденсате из диспрозия она характеризовалась беспрецедентной стабильностью. В первом газе состояние длилось несколько десятков миллисекунд, а в диспрозии — более 150 миллисекунд.

Конденсат Бозе — Эйнштейна представляет собой вещество, образованное бозонами — частицами, которые могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Это отличает их от фермионов (например, электронов), в отношении которых действует принцип запрета Паули. Данное свойство позволяет бозонам при сверхнизких температурах демонстрировать видимые невооруженным глазом квантовые эффекты, например, сверхтекучесть, при которой квантовая жидкость может просачиваться через трещины без трения.