Физики создали сверхтвердое квантовое состояние при комнатной температуре — ScienceAlert
Международная группа физиков создала сверхтвердое квантовое состояние в бозе-эйнштейновском конденсате экситон-поляритонов при комнатной температуре. Для эксперимента использовали микрорезонатор — небольшую структуру, удерживающую свет. Как сообщает ScienceAlert, результаты работы опубликованы в журнале Science Advances.
Сочетание свойств жидкости и кристалла
Сверхтвердое состояние сочетает два свойства: сверхтекучесть, при которой система может течь без сопротивления, и упорядоченную повторяющуюся структуру, похожую на кристаллическую. В этом опыте оно возникло в конденсате экситон-поляритонов — гибридных квазичастиц, сочетающих свойства света и материи. В бозе-эйнштейновском конденсате множество частиц или квазичастиц ведут себя как единый квантовый объект.
Исследователи объединили жидкий кристалл, свойствами которого можно управлять напряжением, с органическим полупроводником, сильно взаимодействующим со светом. Энергию для запуска процесса подавали лазерными импульсами. По словам физика Виктора Пецека из Военного технологического университета Польши, такие микрорезонаторы с жидкими кристаллами могут работать даже при температурах, близких к 60 °C.
Больше актуальных новостей — в Telegram-канале UA.News Telegram.
Признаки спонтанного нарушения симметрии
Созданное состояние было недолговечным: материалы постепенно деградировали из-за взаимодействия полупроводника с жидким кристаллом. Физик Марцин Мушинский из Сити-колледжа Нью-Йорка отметил, что повторное измерение требовало изготовления нового образца.
После каждого лазерного импульса конденсат формировался вновь, однако полосы его кристаллической структуры каждый раз располагались немного иначе. Физик Гийом Мальпюэш из Французского национального центра научных исследований назвал это примером спонтанного нарушения симметрии: теория предсказывала несколько равнозначных состояний, между которыми система может выбирать. Результаты подтвердили на нескольких образцах и с помощью компьютерного моделирования.
Отдельные частицы существовали лишь доли секунды, однако этого оказалось достаточно для необходимых наблюдений. Возможными направлениями дальнейшего развития экспериментов являются увеличение продолжительности основных процессов и более подробное изучение квантовых вихрей, проявлявшихся как дефекты полосатой структуры. Такая система может облегчить изучение квантового поведения сверхтекучих жидкостей и сверхтвердых состояний без криогенного охлаждения.
