Захватывающее открытие явления сверхтекучести в жидком гелии произошло в 1930-х годах. Учёные с восхищением наблюдали, как в определённых условиях гелий демонстрировал поразительные свойства — двигался абсолютно без трения, легко проходил сквозь тончайшие капилляры и даже преодолевал стенки сосудов. Это достижение стало настоящим прорывом в развитии фундаментальной физики.
Новый виток в понимании этого феномена произошел в 2000-х, когда учёные обнаружили аналогичное поведение у конденсата Бозе-Эйнштейна. Это уникальное состояние материи возникает при сверхнизких температурах, близких к абсолютному нулю, и состоит преимущественно из особых частиц — бозонов. Удивительная особенность бозонов, таких как фотоны и глюоны, заключается в их способности находиться в одинаковом квантовом состоянии. В отличие от них, фермионы (электроны и кварки) следуют иным физическим принципам.
Благодаря исследованию сверхтекучести произошел мощный скачок в развитии криогенных технологий. Появились инновационные методы лазерного охлаждения и системы рефрижераторов растворения, которые сегодня активно применяются в квантовых вычислениях и моделировании.
Увлекательные перспективы открылись при изучении более сложных форм сверхтекучести. Особый интерес представляют изоляторы Мотта — необычные материалы с кристаллической структурой. Несмотря на теоретические предпосылки к проводимости, их уникальная электронная конфигурация превращает их в диэлектрики. Эти материалы играют важную роль в исследовании сверхпроводимости.
При углубленном изучении изоляторов Мотта учёные выдвинули блестящую гипотезу: если использовать не один, а два типа атомов, возможно получить принципиально новое квантовое состояние — противоточную сверхтекучесть. В системе с одним типом частиц они остаются неподвижными, но добавление второго типа создает потрясающе сложную динамику взаимодействий.
Феномен противоточности проявляется, когда разные типы атомов синхронно движутся в противоположных направлениях. Даже при нулевом суммарном потоке и отсутствии переноса массы и энергии, противоток может существовать, причем без энергетических потерь на трение.
Блестящий успех сопутствовал команде китайских исследователей, которые экспериментально подтвердили существование этого нового состояния материи. Используя передовой квантовый газовый микроскоп, они изучили атомы рубидия-87, охлажденные практически до абсолютного нуля и помещенные в оптическую решетку. Эксперимент продемонстрировал различные свойства атомов по осям Z и XY.
Это впечатляющее открытие нового состояния материи требует дальнейшей проверки научным сообществом. Воспроизведение результатов другими исследовательскими группами станет важным этапом в подтверждении этого революционного открытия, способного открыть новые горизонты в квантовой физике.
Источник: naked-science.ru
