Światło zamienione w ciało stałe. Po raz pierwszy to się udało
Ciała superstałe to dziwne materiały, których zachowanie przypomina zarówno ciało stałe, jak i ciesz. Odpowiadają za to efekty kwantowe. Naukowcy stworzyli teraz nowy rodzaj ciała superstałego ze światła laseru. Badanie tego niezwykłego zjawiska pomoże naukowcom lepiej zrozumieć egzotyczne stany kwantowe materii.
"Naprawdę zmieniliśmy światło w ciało stale. To niesamowite" - mówi Dimitris Trypogeorgos z National Research Council (CNR) we Włoszech. Badacz przypomina, że jego kolega z CNR, Daniele Sanvitto, ponad dekadę temu pokazał, jak światło może stać się płynem. Teraz ich zespół użył światła, by stworzyć nie tylko ciało stałe, ale kwantowe "ciało superstałe".
Stworzyli materiał ze światła. Pierwszy raz w historii
Ciała superstałe ("supersolids") mają jednocześnie zerową lepkość i strukturę krystaliczną przypominającą rozmieszczenie atomów w kryształach soli. Te materiały anomalne nie mają odpowiednika poza wymiarem kwantowym. Z tego powodu były do tej pory tworzone jedynie w eksperymentach z atomami schłodzonymi do ekstremalnie niskich temperatur, gdyż w przeciwnym razie dominowałyby mniej istotne efekty kwantowe.
W tym nowatorskim eksperymencie badacze zamienili ultrazimne atomy na półprzewodnikowy materiał z arsenku galu i aluminium oraz laser. Skierowali oni laser na niewielki fragment półprzewodnika ze wzorem wąskich grzbietów. Złożone interakcje między światłem a chropowatym materiałem ukształtowały rodzaj kwazicząteczki znanej jako polaryton.
Wzór na półprzewodniku ograniczał to, w jaki sposób te hybrydowe cząstki mogą się poruszać oraz jakie mogą osiągać energie. Dzięki temu udało się je uwięzić i sprowadzić do postaci, w której polarytony formują ciało superstałe.
Preludium do zrozumienia nowych form materii
Daniele Sanvitto z CNR mówi, że jego zespół musiał bardzo precyzyjnie zmierzyć wystarczająco wiele właściwości tego uwięzionego i przekształconego światła, aby udowodnić, że jest ono zarówno ciałem stałym, jak i cieczą pozbawioną lepkości. Było to dla naukowców sporym wyzwaniem, jako że nigdy dotąd nie stworzyli ani nie poddali eksperymentalnej ocenie ciała stałego zbudowanego ze światła.
Eksperyment pozwolił fizykom lepiej zrozumieć, jak materia kwantowa może zmieniać stan skupienia, przechodząc przez przemianę fazową - wyjaśnia Alberto Bramati z Sorbony i dodaje, że zespół CNR jasno zademonstrował utworzenie "supersolidu", ale ta dziwna substancja wymaga dalszych pomiarów, które umożliwią zrozumienie jej właściwości.
Dimitris Trypogeorgos mówi, że ciała superstałe oparte na świetle mogą łatwiej poddawać się manipulacji niż ich odpowiedniki stworzone z atomów. To dla jego zespołu pierwszy krok w zrozumieniu szeregu nowych i zaskakujących form organizacji materii. "Naprawdę jesteśmy na początku czegoś nowego" - kwituje badacz.
***
Bądź na bieżąco i zostań jednym z 88 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!
