Сверхтвёрдость

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

Известно, что при охлаждении квантовой жидкости (конденсата Бозе — Эйнштейна) до определённой температуры она приобретает сверхтекучие свойства (например, нулевую вязкость, то есть не обладающую трением). В 1970 году был предположен способ охлаждения, который превращал бы ⁴He в supersolid тело, обладающее теми же свойствами, что и сверхтекучая жидкость. Однако, лишь в 2004 году физики Мозес Чан (Moses Chan) и Юн Шон Ким (Eun-Seong Kim) из Пенсильванского Государственного Университета смогли подтвердить это явление экспериментально.

В 2009 году физики из Калифорнийского университета в Беркли получили газ рубидия в состоянии сверхтекучего твёрдого тела ^[1] . О своих результатах ученые доложили на съезде Американского физического общества.

Отметим ошибку в названии русской новости, связанную с неустоявщейся русскоязычной терминологией. Рубидий не был твёрдым (по названию представляется слиток металла) , он был в виде разреженного газа, как и во всех современных экспериментах по исследованию бозе-систем с использованием щелочных металлов. Авторов новости, очевидно, сбило с толку слово "supersolid" -- англ. "сверхтекучее твёрдое тело" -- которое описывает специфическую фазу и пришло из теории фазовых переходов. Другой часто встречающийся неправильный перевод - "сверхтвёрдое тело" - не годится по той же причине, а также оттого, что выражает совсем другой смысл: что-то очень твёрдое. Например, специальные материалы с рекордной твёрдостью - алмаз, карбид вольфрама, оксид циркония и так далее.

В научных статьях термин "supersolid" описывает не твёрдое тело, а скорее кристалл, обладающий сверхтекучестью. В данном случае газообразный рубидий распределился по ячейкам, образованным полем оптической решётки, т.е. атомы были вынуждены образовать кристалл, по сути оставаясь разреженным газом).

Установка для получения данного эффекта, как и просто бозе-конденсации газов щелочных металлов, является весьма сложной в изготовлении и чрезвычайно дорогой (нужна внешняя ссылка на информацию!). В России до последнего времени таких установок не было. В 2009 году, возможно, появится первая установка в Нижнем Новгороде (нужна внешняя ссылка на информацию!)

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 предложено много теоретических предположений, не было надёжных методов прямой проверки.

См. также

• Твёрдый гелий
• Твёрдый рубидий

Ссылки

• Статья в журнале "Nature" об эксперименте со сверхтвёрдым телом(англ.)
• Статья Пенсильванского Университета о сверхтвёрдом состоянии вещества(англ.)
• Пресс-принт статьи Калифорнийского университета Беркли о сверхтвёрдом состоянии рубидия(англ.)

1. ↑ Физики обнаружили сверхтекучесть твердого рубидия//

Термодинамические состояния вещества Физика: Твёрдое тело • Жидкость • Газ • Плазма Твёрдое тело

Аморфное • Кристаллическое • Аэрогель

Жидкость Жидкости • Ртуть • Электролиты • Расплавы Газ Газы • Пар Плазма Кварк-глюонная плазма Переходные точки

Твёрдое тело / Жидкость (Точка плавления) • Жидкость / Газ (Точка кипения) • Тройная точка • Критическая точка • Лямбда-точка

Термодинамические фазы
квантовой жидкости

Сверхтекучая жидкость • Сверхтекучее твёрдое тело

Дисперсные системы

Истинный раствор • Коллоид • Грубодисперсная система • Свободнодисперсная коллоидная система (дым, золь)

См. также

Сверхкритическая жидкость • Вырожденное вещество • Конденсат Ферми — Дирака • Конденсат Бозе — Эйнштейна • Странная материя • Уравнение состояния • Кривая охлаждения • Квантовая жидкость • Термодинамическая фаза • Фазовый переход • Теория катастроф • Твёрдый гелий