물질의 잘 알려진 기본 상태(고체, 액체, 기체 및 플라즈마) 외에도 실험실에서는 많은 이국적인 상태가 발생합니다. 그 중 하나인 '초경체'로 알려진 것은 불과 몇 년 전만 해도 확인된 바 있으며, 현재 인스브루크 대학의 연구원들이 이를 새로운 2차원 형태로 만들었습니다.
초강력 몸은 처음에 보이는 것과 같지 않습니다. 기본적으로 원자는 일반 고체와 같이 단단한 결정 구조에 위치하지만 초유체 액체처럼 점도가 0인 상태로 흐를 수도 있습니다. 역설적으로 들리지만 과학자들은 1960년대부터 이론적으로 가능하다고 생각했으며 2017년에 마침내 실험적으로 확인되었습니다.
여러 연구자 그룹이 BEC(Bose-Einstein condensate)라는 또 다른 물질 상태를 사용하여 초경체를 만들었습니다. 응축물은 원자의 저밀도 가스 구름으로 구성되어 절대 영도에 가깝게 냉각되며, 이 지점에서 일반적으로 그러한 대규모에서는 볼 수 없는 이상한 양자 쿼크를 나타냅니다. BEC의 모든 원자는 구름의 각 지점에 동시에 존재합니다. 즉, 비편재화(delocalization)라고 불리는 현상입니다.
이전 실험에서 초경체는 1차원으로 만들어졌기 때문에 원자는 한 방향으로만 흐를 수 있었습니다. 이제 인스브루크의 과학자들은 그것들을 끈 위의 움직임, 종이 위의 움직임으로 바꾸어 완전히 새로운 차원을 제시했습니다. 이 BEC는 디스프로슘 원자(희토류, 은회색 금속)로 구성되어 있으며 원자 간의 자기 상호 작용으로 인해 원자가 방울로 모여서 정렬됩니다.
연구의 저자인 매튜 노시아(Matthew Norcia)는 "보통 각 원자가 특정 방울에 있고 그 사이에 들어갈 방법이 없다고 생각할 것"이라고 말했습니다. 그러나 초경질 상태에서 각 입자는 각 방울에 동시에 존재하는 모든 방울에 대해 비편재화됩니다. 기본적으로 동일한 비편재화된 원자를 가진 고밀도 영역(액적)이 여러 개 있는 시스템이 있습니다."
과학자들은 이 돌파구를 통해 물리학자들이 1차원 초경체의 범위를 넘어서는 완전히 새로운 양자 기이한 범위를 탐구할 수 있을 것이라고 말합니다.
Matthew Norcia는 "예를 들어, 2차원 초경질 시스템에서 여러 인접한 물방울 사이의 구멍에서 소용돌이가 형성되는 방식을 연구할 수 있습니다."라고 말합니다. "이론적으로 설명된 소용돌이는 아직 입증되지 않았지만 초유체의 중요한 결과를 나타냅니다."
이번 연구는 네이처 저널에 게재됐다.
2021-08-22 12:58:01
작가: Vitalii Babkin