Scrambled supersolids:Forskere opdager en blød form af et fast stof

Supersolider er materialer, der er flydende og faste på samme tid. Fysikere fra Innsbruck og Genève har for første gang undersøgt, hvad der sker, når en sådan tilstand bringes ud af balance. De opdagede en blød form for et fast stof af stor interesse for videnskaben. Som forskerne ledet af Francesca Ferlaino og Thierry Giamarchi rapporterer i Naturfysik , de var også i stand til at vende processen og genoprette supersoliditet.

Sidste år, mere end halvtreds år efter de første teoretiske forslag, forskere i Pisa, Stuttgart og Innsbruck lykkedes for første gang uafhængigt af hinanden at skabe såkaldte supersolider ved hjælp af ultrakolde kvantegasser af højmagnetiske lanthanidatomer. Denne tilstand af materien er, i en vis forstand, fast og flydende på samme tid. "På grund af kvanteeffekter, en meget kold gas af atomer kan spontant udvikle både en krystallinsk orden af ​​en fast krystal og partikelstrøm som en superfluid kvantevæske, dvs. en væske, der kan flyde uden friktion, " forklarer Francesca Ferlaino fra instituttet for kvanteoptik og kvanteinformation ved det østrigske videnskabsakademi og instituttet for eksperimentel fysik ved universitetet i Innsbruck. "Meget forenklet, et dipolært supersolid kan forestilles som en kæde af kvantedråber, der kommunikerer med hinanden via et superfluid baggrundsbad, " siger Thierry Giamarchi, teoretisk fysiker fra universitetet i Genève.

Overraskende reversibel

I Naturfysik , forskerne rapporterer nu, hvordan en sådan superfast tilstand reagerer, hvis superfluidbadet mellem dråberne drænes ved styring af det eksterne magnetfelt. "Vi var i stand til at vise, at uden badet mister dråberne hurtigt kendskab til hinanden og begynder at opføre sig som små uafhængige kvantesystemer - de affaser. Superfaststoffet bliver til et normalt fast stof, " siger Maximilian Sohmen fra Francecsa Ferlainos hold. "Denne 'solid, ' dog er stadig blød, den kan vakle og understøtte mange kollektive ophidselser, kaldet fononer, " tilføjer Philipp Ilzhöfer fra Innsbruck-teamet. "Dette gør denne tilstand til et meget interessant, men komplekst studieemne med stærke forbindelser til faststoffysik og andre felter."

Måske overraskende, Innsbruck-fysikerne var også i stand til at vende denne affasende proces:Da de genopfyldte baggrundsbadet, dråberne fornyede deres kommunikation ved partikeltunneling og genetablerede supersoliditet.