Natuurkundigen hebben de eerste tweedimensionale supersolide in de geschiedenis gecreëerd - een bizarre fase van materie die zich tegelijkertijd gedraagt als een vaste stof en een vloeistof.
Supersolide lichamen zijn materialen waarvan de atomen zijn georganiseerd in een regelmatige periodieke kristalstructuur, maar tegelijkertijd eeuwig kunnen stromen zonder kinetische energie te verliezen. Ondanks hun interessante eigenschappen, die op het eerste gezicht in strijd zijn met veel bekende wetten, hebben natuurkundigen ze lang geleden theoretisch voorspeld - ze verschenen voor het eerst als aannames in het werk van natuurkundige Eugene Gross in 1957.
Met behulp van lasers en onderkoelde gassen hebben natuurkundigen nu eindelijk een supersolide in een tweedimensionale structuur veranderd, waardoor wetenschappers de diepere fysica achter de mysterieuze eigenschappen van de vreemde fase van materie kunnen ontdekken. Van bijzonder belang voor de onderzoekers is hoe hun tweedimensionale supersolide lichamen zich zullen gedragen als ze in een cirkel ronddraaien, samen met de kleine draaikolken die erin zullen verschijnen. De magnetische interactie zorgt ervoor dat de atomen zichzelf organiseren in de druppel en zichzelf in een regelmatige volgorde rangschikken. Deze unieke configuratie stelt u in staat om effecten zoals stroming zonder wrijving te creëren, ondanks de aanwezigheid van superfluïditeit.
Dit opent de deur naar een aantal echt rare kwantumeffecten. Een van de belangrijkste regels van kwantumgedrag, het onzekerheidsprincipe van Heisenberg, stelt dat het onmogelijk is om zowel de positie van een deeltje als zijn momentum met absolute precisie te kennen. Nu de Bose-Einstein-condensaatatomen echter niet meer bewegen, is hun hele momentum bekend. Hierdoor worden de posities van de atomen zo onzeker dat de plaatsen die ze zouden kunnen innemen groter worden dan de ruimte tussen de atomen onderling.
Natuurkundigen willen nu hun 2D-supersolid-systeem gebruiken om alle eigenschappen te bestuderen die het gevolg zijn van de aanwezigheid van deze extra dimensie. Ze zijn bijvoorbeeld van plan de draaikolken te bestuderen die ontstaan en vast komen te zitten tussen druppeltjes van de reeks, vooral omdat deze draaikolken van roterende atomen, althans theoretisch, eindeloos kunnen spiraliseren.
Het brengt onderzoekers ook een stap dichter bij de driedimensionale, superharde lichamen die werden voorspeld door vroege theorieën zoals de Gross-theorie, en zelfs bij de meer "buitenaardse" eigenschappen die ze zouden kunnen hebben.
Lees ook:
- De ontdekking van MTI kan nieuwe kennis opleveren over antimaterie in het heelal
- CERN: subatomaire deeltjes schakelen over van materie naar antimaterie