Fizycy stworzyli nadciekły stan kwantowy w temperaturze pokojowej — ScienceAlert
Międzynarodowa grupa fizyków stworzyła nadciekły stan kwantowy w kondensacie Bosego–Einsteina ekscytonów-polaritonów w temperaturze pokojowej. W eksperymencie wykorzystano mikrownękę — niewielką strukturę, która utrzymuje światło. Jak informuje ScienceAlert, wyniki pracy opublikowano w czasopiśmie Science Advances.
Połączenie właściwości cieczy i kryształu
Stan nadciekły łączy dwie właściwości: nadpłynność, w której układ może płynąć bez oporu, oraz uporządkowaną, powtarzalną strukturę podobną do krystalicznej. W tym doświadczeniu powstał on w kondensacie ekscytonów-polaritonów — hybrydowych kwazicząstek łączących właściwości światła i materii. W kondensacie Bosego–Einsteina wiele cząstek lub kwazicząstek zachowuje się jak jeden obiekt kwantowy.
Badacze połączyli ciekły kryształ, którego właściwości można kontrolować napięciem, z organicznym półprzewodnikiem silnie oddziałującym ze światłem. Energię do rozpoczęcia procesu dostarczały impulsy laserowe. Według fizyka Wiktora Pieczka z Wojskowej Akademii Technicznej w Polsce takie mikrownęki z ciekłymi kryształami mogą działać nawet w temperaturach bliskich 60 °C.
Więcej aktualnych wiadomości na kanale UA.News w Telegramie Telegram.
Oznaki spontanicznego łamania symetrii
Utworzony stan był krótkotrwały: materiały stopniowo degradowały się wskutek oddziaływania półprzewodnika z ciekłym kryształem. Fizyk Marcin Muszyński z City College of New York zauważył, że ponowny pomiar wymagał wykonania nowej próbki.
Po każdym impulsie laserowym kondensat tworzył się ponownie, jednak prążki jego krystalicznej struktury za każdym razem układały się nieco inaczej. Fizyk Guillaume Malpuech z Francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych nazwał to przykładem spontanicznego łamania symetrii: teoria przewidywała kilka równoważnych stanów, spośród których układ może wybierać. Wyniki potwierdzono na kilku próbkach oraz za pomocą modelowania komputerowego.
Pojedyncze cząstki istniały jedynie ułamki sekundy, jednak wystarczyło to do niezbędnych obserwacji. Możliwe kierunki dalszego rozwoju eksperymentów obejmują wydłużenie czasu trwania głównych procesów i bardziej szczegółowe badanie wirów kwantowych, które ujawniały się jako defekty prążkowanej struktury. Taki układ może ułatwić badanie kwantowego zachowania nadpłynnych cieczy i stanów nadciekłych bez chłodzenia kriogenicznego.
