Fluxo 2D “ultra-rígido” sem atrito feito pela primeira vez

Em uma conquista significativa, os físicos produziram um material super-sólido bidimensional em laboratório pela primeira vez.

Isso pode parecer incrivelmente difícil de conseguir, mas é uma façanha pela qual os pesquisadores vêm trabalhando há mais de 50 anos. Os supersólidos são substâncias exóticas que possuem átomos dispostos em uma estrutura ordenada de um sólido, mas podem fluir sem atrito, assim como os superfluidos.

dois anos atrás, Os físicos conseguiram criar supersólidos Usando átomos magnéticos ultra-frios … mas em apenas uma dimensão. Agora, uma equipe de pesquisadores austríacos conseguiu pela primeira vez criar uma estrutura semelhante a um cristal bidimensional; O resultado permitirá que os físicos testem e experimentem alguns dos fenômenos mais estranhos da ciência dos materiais.

O físico Bruno Laborth Tolera, do Laboratório de Física Laser de Paris, escreveu: Em uma notícia e artigo de opinião Publicado junto com o novo artigo em natureza Hoje.

Esta estranha dualidade significa que os supersólidos são chamados de mecânica quântica Estado da matéria.

Isso ocorre porque, como acontece com outros fenômenos quânticos (pense no emaranhamento ou o gato de Schrödinger), as partículas em um estado supersólido são travadas em uma estrutura sólida, mas também indeterminada ao mesmo tempo, permitindo que se comportem como uma onda e fluam livremente sem atrito por toda parte o sólido.

O supersólido foi previsto pela primeira vez em 1969 e tem sido estudado por um longo tempo no hélio superfluido, que foi considerado o melhor candidato para encontrar evidências de uma estrutura sólida semelhante a um cristal com propriedades superfluidas. No entanto, apesar de décadas de pesquisa, a super-solidez do hélio permanece indefinida.

Recentemente, os pesquisadores mudaram seu foco para gases quânticos ultrafrios – nuvens de átomos magnéticos fortes que são resfriados abaixo do zero absoluto. O fato de esses átomos serem magnetizados significa que eles interagem de maneiras únicas que podem levar a esse estranho estado mecânico quântico de supersolididade.

“Normalmente, você pensaria que cada átomo poderia ser encontrado em uma gota particular, sem qualquer meio de se interpor entre eles,” O físico co-autor da nova descoberta, Matthew Norcia, diz: da Universidade de Innsbruck, na Áustria.

“Porém, no estado super-sólido, cada partícula está localizada em todas as gotas, presentes simultaneamente em cada gota. Então, basicamente, você tem um sistema com uma série de regiões de alta densidade (gotas) que compartilham todas as mesmas átomos. ”

Enquanto a equipe austríaca era liderada pela física quântica Francesca Ferlaino, da Universidade de Innsbruck e da Academia Austríaca de Ciências, um de muitos Cria uma série de quedas ao longo de uma dimensão Mostre super tenacidade Em 2019, eles precisaram modificar seu modelo magnético para criar uma versão 2D, com duas ou mais fileiras de gotas.

Esta última conquista revela os fenômenos que eles podem estudar com essas estranhas nuvens de gás.

“Por exemplo, em um sistema bidimensional super-rígido, pode-se estudar como os vórtices se formam no buraco entre várias gotículas adjacentes,” Norcia diz.

“Esses vórtices descritos teoricamente ainda não foram demonstrados, mas representam uma consequência importante do fluido de transbordamento.”

Ainda há muito a aprender sobre esse estranho gás quântico super-sólido. Por exemplo, os pesquisadores não têm certeza se podem fazer um supersólido maior, porque o estado do material é extremamente sensível à armadilha magnética que eles criaram.

Mas, por enquanto, o fato de a equipe ter sido capaz de criar a primeira matéria super sólida bidimensional é uma grande façanha por si só, que inevitavelmente levará a uma maior compreensão deste estranho estado da matéria e do quantum invisível forças que governam nossa realidade.

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