Сверхтекучее твёрдое тело

Сверхтеку́чее твёрдое те́ло (англ. Supersolid) — термодинамическая фаза квантовой жидкости, представляющей собой твёрдое тело со свойствами сверхтекучей жидкости.

СвойстваПравить

При охлаждении квантовой жидкости (конденсата Бозе — Эйнштейна) до определённой температуры она приобретает сверхтекучие свойства (в частности, нулевую вязкость, то есть отсутствие трения). Возможность сверхтекучести квантовых кристаллов была предсказана ещё в 1969 году Андреевым и Лифшицем, а также независимо Честером и Легеттом, однако экспериментально не было обнаружено никаких аномалий в свойствах твердого гелия. Лишь в 2004 году Мозес Чан и Юн Шон Ким из Пенсильванского университета, проводя эксперименты с вращательным маятником, заполненным пористым стеклом с твёрдым гелием, обнаружили неклассический момент инерции, который интерпретировали как переход части кристалла в сверхтекучее состояние[1].

Данная работа стимулировала разнообразные экспериментальные исследования, однако однозначного понимания до сих пор нет. Имеющиеся экспериментальные данные свидетельствуют о том, что аномальное поведение твёрдого гелия вызвано беспорядком в кристалле, наиболее вероятные причины которого: вакансии и дислокации, межзёренные границы, стекольная или жидкая фазы. Дальнейшие эксперименты показали, что интерпретация обнаруженного эффекта как перехода твёрдого гелия в сверхтекучее состояние была ошибочной[2][3].

В 2009 году физики из Калифорнийского университета в Беркли получили газ рубидия в состоянии сверхтекучего твёрдого тела.[4]

В научных статьях термин «supersolid» (дословно: сверхтвёрдый) описывает не твёрдое тело, а скорее кристалл, обладающий сверхтекучестью. В данном случае газообразный рубидий распределился по ячейкам, образованным полем оптической решётки, то есть атомы были вынуждены образовать кристалл, по сути оставаясь разреженным газом.

Это достижение является следующим шагом в исследовании бозе-статистики и фазовых переходов, так как ранее существовали только теоретические работы, предполагавшие возможность такого состояния материи. Учитывая, что параметрами оптической решётки в данном эксперименте легко управлять, исследователи получили удобный экспериментальный способ изучения фазовых состояний бозе-газа при различных величинах многих параметров — плотность газа, постоянная решётки, сила взаимодействия между атомами. Это может помочь в объяснении высокотемпературной сверхпроводимости и других явлений, где до сих пор нет окончательного решения по механизму, и, хотя сделано много теоретических предположений, не было надёжных методов прямой проверки.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. E. Kim and M. H. W. Chan. Probable Observation of a Supersolid Helium Phase (англ.) // Nature. — 2004. — Vol. 427, no. 6971. — P. 225—227. — doi:10.1038/nature02220. — Bibcode2004Natur.427..225K. — PMID 14724632.
  2. Duk Y. Kim, Moses H. W. Chan. Absence of supersolidity in solid helium in porous Vycor glass. — 30.07.2012. — arXiv:1207.7050.
  3. Сафин Д. Сообщения о сверхтекучести твёрдого гелия оказались ошибочными (недоступная ссылка). Компьюлента (18 октября 2012). Дата обращения: 19 октября 2012. Архивировано 19 октября 2012 года.
  4. Физики обнаружили сверхтекучесть твердого рубидия//Lenta.ru

ЛитератураПравить

СсылкиПравить