PITTSBURGH — มีการพบเครื่องหมายของสสารสถานะแปลกใหม่ที่เรียกว่า supersolid ในก๊าซของอะตอมของรูบิเดียมที่เย็นจัดเป็นพิเศษ ในส่วนเดียวกันนี้ นักวิจัยพบสัญญาณของคุณสมบัติที่ดูเหมือนแตกต่างกันของทั้งของแข็งและของไหลยิ่งยวด ซึ่งเป็นการไหลอย่างไร้แรงเสียดทานของอะตอม
รายงานเมื่อวันที่ 18 มีนาคมในที่ประชุมของ American Physical Society Dan Stamper-Kurn อธิบายถึงสัญญาณสองประการที่บ่งบอกว่าสถานะแปลก ๆ ของสสารนี้อาจเป็น supersolid สแตมเปอร์-เคิร์น จาก University of California, Berkeley กล่าวว่า สสารใหม่นี้คือ “ก๊าซ ซึ่งเป็นของไหลยิ่งยวด และยังมีคุณสมบัติเหมือนของแข็งอีกด้วย” หากได้รับการยืนยัน รูบิเดียมซุปเปอร์โซลิดจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์
เข้าใจคุณสมบัติของสสารที่อยู่ในสภาพแปลกประหลาดนี้ได้ดีขึ้น
“สิ่งที่เราได้เห็นคือความสามารถในการอธิบายสภาพธรรมชาติที่แปลกประหลาด” พอล แกรนท์ อดีตนักวิชาการรับเชิญแห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและสมาชิกกิตติมศักดิ์ของเจ้าหน้าที่วิจัยไอบีเอ็มให้ความเห็น หากนักวิจัยสามารถขยายผลลัพธ์ “ฟิสิกส์พื้นฐานที่น่าสนใจ” ของพวกเขา เพื่อให้เกิดแนวคิดและการประยุกต์ใช้ใหม่ๆ Grant กล่าวว่า “อาจมีรางวัลโนเบลที่นั่น”
supersolid ถูกกำหนดโดยสองคุณสมบัติที่ดูเหมือนขัดแย้งกัน อะตอมที่อยู่ภายในนั้นจัดเรียงตัวเป็นผลึกรูปแบบปกติเช่นเดียวกับของแข็งทั่วไป แต่ในขณะเดียวกัน อะตอมก็สามารถไหลผ่านของแข็งยิ่งยวดได้ไม่จำกัดวิธี
แม้ว่านักทฤษฎีจะทำนายการมีอยู่ของ supersolid เป็นครั้งแรกเมื่อสามทศวรรษที่แล้ว แต่การสังเกตครั้งแรกเกิดขึ้นในปี 2547 เมื่อนักวิจัยที่ Pennsylvania State University พบหลักฐานเกี่ยวกับพฤติกรรมของ supersolid ในฮีเลียม การตีความการทดลองเหล่านั้นยังคงถูกถกเถียงกันอยู่ นักวิจัยบางคนเสนอว่าสิ่งเจือปนในผลึกฮีเลียม และไม่ใช่คุณสมบัติที่แท้จริงของสสาร
อาจทำให้เกิดพฤติกรรมของของเหลวยิ่งยวดที่ตรวจพบในฮีเลียม
Stamper-Kurn และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้แม่เหล็กและเลเซอร์เพื่อดักจับอะตอมของรูบิเดียม ซึ่งมีประจุแม่เหล็กเป็นบวกและลบเล็กน้อยที่ปลายตรงข้ามกัน ในพื้นที่รูปทรงกระดานโต้คลื่น จากนั้นนักวิจัยใช้เลเซอร์ในการทำให้อะตอมเย็นลงจนมีอุณหภูมิประมาณ 500 นาโนเคลวิน ซึ่งสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์เพียงเล็กน้อย
ที่อุณหภูมิเย็นจัดนั้น ก๊าซรูบิเดียมจะแสดงโครงสร้างผลึกที่แข็ง “เราประหลาดใจที่เมื่อเราทำให้ก๊าซรูบิเดียมนี้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่เย็นจัด ก๊าซจะตกผลึก” สแตมเปอร์-เคิร์นกล่าว “มีรูปแบบกระดานหมากรุกที่แตกต่างกันของการดึงดูดซึ่งเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ มันไม่ใช่ของเหลวที่เป็นเนื้อเดียวกันอีกต่อไป” แม่เหล็กเล็กน้อยของอะตอมของรูบิเดียมที่เรียกว่าไดโพลโมเมนต์อาจก่อตัวเป็นรูปแบบนี้ เขากล่าว
การสังเกตคุณสมบัติของของแข็งในก๊าซทำให้นักวิจัยหยุดชั่วคราว “ในฐานะนักทดลอง ครั้งแรกที่คุณเห็นสิ่งที่น่าทึ่ง คุณแน่ใจว่าคุณทำพลาด” อย่างไรก็ตาม การทดลองซ้ำได้ตัดคำอธิบายอื่นๆ ที่เป็นไปได้สำหรับผลลัพธ์ออกไป ซึ่งนำเสนอในบทความออนไลน์ที่ arxiv.org/abs/0901.3800
จากนั้น นักวิจัยจะตรวจสอบสัญญาณของของเหลวยิ่งยวด โดยวัดผลึกรูบิเดียมเพื่อดูว่าอะตอมเคลื่อนที่ในลักษณะที่ประสานกันหรือไม่ ซึ่งเรียกว่าการเชื่อมโยงกัน คลื่นทะเลที่เคลื่อนเข้าหาฝั่งเป็นเส้นเดียวกันแสดงถึงความเชื่อมโยงกัน
ในการมองหาพฤติกรรมที่เหนียวแน่นนี้ ทีมของ Stamper-Kurn ได้ใช้เทคนิคที่เรียกว่า atom interferometry ประการแรก นักวิทยาศาสตร์ใช้ลำแสงส่องไปที่อะตอมของรูบิเดียมสองกลุ่มที่แยกจากกันในวัสดุ จากนั้น เมื่ออะตอมทั้งสองกลุ่มกระเด็นออกจากลำแสงทั้งสอง อะตอมจะรบกวนซึ่งกันและกันเพื่อสร้างรูปแบบการแทรกสอดแบบแถบม้าลาย ซึ่งจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่ออะตอมอยู่ในขั้นล็อคซึ่งแสดงการเชื่อมโยงกัน รูปแบบนี้มีอยู่ในอะตอมของรูบิเดียมเป็นช่วงยาว ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้โดยตรงถึงความเป็นของเหลวยิ่งยวด ผลลัพธ์เหล่านี้ซึ่งยังไม่ได้เผยแพร่และการสังเกตโครงสร้างผลึกร่วมกันเสนอแนะอย่างยิ่งว่าวัสดุที่สร้างขึ้นโดย Stamper-Kurn และทีมของเขานั้นเป็นของแข็งยิ่งยวด
“จำเป็นต้องมีการเชื่อมโยงกันสำหรับการไหลของ superfluid มันให้จุดเด่นของ superfluidity” ชาร์ลส์คลาร์กจากสถาบันควอนตัมร่วมที่สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติในเกเธอร์สเบิร์ก Md กล่าวในเดือนมกราคมคลาร์กและเพื่อนร่วมงานตีพิมพ์ผลลัพธ์ในการทบทวนทางกายภาพ Aทำนายคุณสมบัติที่สำคัญหลายประการของหนึ่ง – มิติของรูบิเดียมซุปเปอร์โซลิด งานทางทฤษฎีคาดการณ์ว่าจะ “สร้างวัตถุที่มีโครงสร้างภายในของผลึกแต่มีการไหลที่สอดคล้องกันโดยรวมของคลื่นสสาร” เขากล่าว ผลลัพธ์ของ Stamper-Kurn อาจเป็นเช่นนั้น
สแตมเปอร์-เคิร์นกล่าวว่าเขารู้สึกทึ่งและยังคงงุนงงกับลักษณะสองอย่างของวัสดุรูบิเดียม “มันจะแข็งและแสดงสถานะที่มีลวดลายสูงนี้ได้อย่างไร และในขณะเดียวกันก็มีความสม่ำเสมอที่น่าทึ่งนี้ด้วย? ดูเหมือนว่าฉันจะตรงกันข้ามกับความเป็นไปได้ที่จะกลายเป็น superfluid”
เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> แทงบอลออนไลน์
