新しい次元で作成された奇妙な超硬状態の物質

よく知られている物質の基本状態（固体、液体、気体、プラズマ）に加えて、実験室では多くのエキゾチックな状態が発生します。 「超硬体」として知られるそれらの1つは、ほんの数年前に確認され、現在、インスブルック大学の研究者は、新しい2次元の形でそれを作成しました。

超硬いボディは、最初は見た目とはまったく異なります。基本的に、その原子は通常の固体のように剛直な結晶構造にありますが、超流動液体のようにゼロ粘度で流れることもできます。逆説的に聞こえますが、科学者たちは1960年代から理論的に可能であると考えており、2017年にようやく実験的に確認されました。

研究者のいくつかのグループは、ボーズ・アインシュタイン凝縮（BEC）と呼ばれる別の物質の状態を使用して超硬体を作成しました。コンデンセートは、原子の低密度ガス雲で構成され、絶対零度近くまで冷却されます。この時点で、このような大規模では通常見られない奇妙な量子の癖が見られます。 BEC内のすべての原子は、クラウドの各ポイントに同時に存在します。これは、非局在化と呼ばれる現象です。

以前の実験では、原子が一方向にしか流れないように、超硬体が1次元で作成されていました。現在、インスブルックの科学者たちは、彼らにまったく新しい次元を与え、彼らをひもでの動き、一枚の紙での動きに変えました。このBECは、ジスプロシウム原子（希土類、銀灰色の金属）で構成されており、原子間の磁気相互作用により、原子が液滴に集まり、それ自体が並んでいました。

「通常、各原子は特定のドロップにあり、それらの間を行き来する方法はないと思うでしょう」と、研究の著者であるマシュー・ノルシアは言います。 「しかし、超硬状態では、各粒子は、各液滴に同時に存在するすべての液滴にわたって非局在化されます。基本的に、同じ非局在化原子を持つ多数の高密度領域（液滴）を持つシステムがあります。」

科学者たちは、この画期的な進歩により、物理学者は一次元の超硬体の範囲を超えたまったく新しい範囲の量子の奇妙さを探求できるようになると述べています。

「たとえば、2次元の超硬システムでは、隣接するいくつかの液滴間の穴に渦がどのように形成されるかを調べることができます」とMatthewNorcia氏は言います。 「理論的に記述された渦はまだ実証されていませんが、それらは超流動の重要な結果を表しています。」

この研究はジャーナルNatureに掲載されました。

著者: Vitalii Babkin