Real Time Web Analytics پیش‌بینی دانشمندان به حقیقت پیوست: ابرجامد ساخته شد! | دیپ لوک

پیش‌بینی دانشمندان به حقیقت پیوست: ابرجامد ساخته شد!

0

فیزیکدانان دانشگاه ماساچوست، حالت جدیدی از ماده به‌نام ابرجامد ساخته‌اند که ترکیبی از خواص جامدات و ابرشاره ها را داراست. آنها با استفاده از لیزر، حالت چگالیده بوز-اینشتین را دستکاری کرده و آن را به یک فاز کوانتومی با ساختاری سفت و سخت (درست مانند یک جامد) تبدیل کردند. این فاز کوانتومی که مانند جامدات است، بدون گرانروی یا ویسکوزیته جاری می‌شود. جاری شدن بدون گرانروی، یکی از ویژگی‌های اصلی ابرشاره ها یا ابرسیال‌هاست. مطالعات درباره این حالت به ظاهر متناقض ماده، می‌تواند منجر به بینش عمیق‌تری در مورد عملکرد ابرشاره ها و ابررساناها شود که به نوبه‌ی خود باعث پیشرفت تکنولوژی‌هایی مانند آهنرباهای ابررسانا و حسگرها می‌شود. نتیجه‌ی این پژوهش ، چهار روز پیش در مجله‌‌ معتبر Nature منتشر شد. با دیپ لوک همراه باشید…

این ماده، دو خاصیت جامد و ابرشاره را به‌طور همزمان دارد که یک تناقض به‌حساب می‌آید. اگر قهوه‌ای که می‌نوشید ابرشاره باشد و آن را هم بزنید، این مایع تا ابد به چرخش خود، ادامه خواهد داد. فیزیکدانان امکان وجود ابرشاره ها را پیش‌بینی کرده‌، اما تاکنون آن را در آزمایشگاه مشاهده نکرده‌ بودند. آنها فرضیه ای بنیان نهادند که بر طبق آن، اگر اتمهای هلیوم می‌توانستند به دور یک بلور جامد هلیوم بچرخند، تبدیل به ابرشاره می‌شدند و در آن وحد، یک ابرجامد هم می‌شدند. بنابراین نظریه وجود ابرجامد. پیش‌بینی شده بود، اما هنوز شاهدی تجربی پیدا نشده بود.

دانشمندان، از ترکیب خنک کننده‌های لیزری و روش سرمایش تبخیری برای سرد کردن اتمهای سدیم تا دمای نانوکلوین استفاده کردند. اتم های سدیم به علت تعداد زوج نوکلئون ها و الکترون‌ها، بوزون هستند. وقتی بوزونها تا دمای نزدیک صفر مطلق سرد شوند، یک ابرشاره از گاز رقیق را تشکیل می‌دهند که چگالیده بوز-اینشتین یا به صورت مخفف BEC نامیده می شود. اکنون چالش این بود که چیزی به BEC اضافه شود تا این اطمینان حاصل شود که حالتی فراتر از اتم به‌دام‌افتاده، ایجاد می‌شود؛ حالتی که مشخصات یک جامد را داراست.

دانشمندان برای تولید ابرجامد، حرکت اتم‌ها در BEC را با استفاده از لیزر دستکاری کردند (که جفت شدگی اسپین-اوربیت را نشان می‌دهد). آنها در اتاقک خلا، از یک مجموعه لیزر اولیه برای تبدیل نیمی از اتم های چگالیده به یک حالت کوانتومی متفاوت (یا اسپین متفاوت) استفاده کردند که در نتیجه مخلوطی از دو چگالیده بوز- اینشتین ایجاد شد. سپس با استفاده از پرتوهای لیزر دیگری، اتم ها بین دو چگالیده منتقل شدند که به این عمل، وارونگی اسپین می‌گویند. فیزیکدانان پیش بینی کرده بودند چگالیده بوز-اینشتین که دچار جفت شدگی اسپین-اوربیت شده، به دلیل تغییر خودبخودی چگالی، می‌تواند یک ابرجامد شود. درست مانند یک جامد کریستالی، چگالی یک ابرجامد، دیگر ثابت نیست، بلکه یک الگوی موج مانند دارد که فاز نواری نامیده می‌شود. دشوارترین بخش این پژوهش، مشاهده‌ی همین تغییر چگالی بود. دانشمندان به کمک یک باریکه لیزر که با تغییر چگالی، پراکنده می‌شد، این مشاهده را میسر کردند. این روش دستیابی به ابرجامد ، واقعا ساده است، اما چالش بزرگ آن، تنظیم کردن دقیق پرتوهای لیزر برای حصول شرایط پایدار جهت مشاهده فاز نواری است. درحال حاضر ، ابرجامد تنها در دماهای فوق العاده پایین در شرایط فوق خلا، وجود دارد، اما محققان قصد دارند برای تشخیص و درک ویژگیهای این شکل جدید ماده، آزمایش‌های بیشتری روی ابرجامدات و جفت شدگی اسپین-اوربیت انجام دهند.

 مقاله اصلی را در زیر مشاهده کنید:

Download (PDF, Unknown)

متولد اسفند۷۰، دانشجوی کارشناسی ارشد فیزیک گرایش ذرات بنیادی هستم، علاقمند به دنیای فیزیک، اطلاعات و رمزنگاری کوانتومی، فلسفه،شعرو موسیقی

ارسال نظر

*