Zusätzlich zu den drei Grundzuständen der Materie - Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase - glauben die Physiker, eine neue Theorie der Materie gefunden zu haben: Superfluid-Quasikristall. Forscher der University of Texas in Dallas UT beschrieben dieneue Form in einer Studie, die in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht wurde.
Und obwohl es wie ein Rezept für den Masterplan eines Superschurken klingt, haben die Forscher einen Weg aufgezeigt, wie diese einzigartigen Substanzen im Labor hergestellt werden können.
Es gibt eine Reihe weiterer Materiezustände, zu denen Plasma- und Bose-Einstein-Kondensate gehören, die bei den kältesten und extremsten Temperaturen auftreten. Die neuen Superfluide sind einzigartig. Die Superfluide haben keine Viskosität und verlieren aufgrund von keine EnergieReibung mit einer Oberfläche. Superfluide wie flüssiges Helium können auf extrem niedrige Temperaturen abgekühlt werden, damit diese Eigenschaften sichtbar werden. In einer Erklärung erklärte das Team dies als alltägliches Getränk.
„Wenn Ihr Morgenkaffee ein Superfluid wäre und Sie ihn mit einem Löffel umrühren würden, könnten Sie den Löffel entfernen und der Kaffee würde niemals aufhören, sich zu bewegen“, sagte Dr. Chuanwei Zhang , Professor für Physik in der Fakultät für Naturwissenschaften und Mathematik und entsprechender Autor der Studie. „Normale Flüssigkeiten hören schließlich aufgrund von Reibung mit der Tasse auf.“
Die neue Materie wurde ursprünglich vor 50 Jahren als Supersolid vorgeschlagen. Erst in den letzten Jahren konnten Wissenschaftler das Material in einem Labor herstellen.
„In der Physik haben wir eine sehr strenge Definition, was eine Flüssigkeit ist und was ein Feststoff ist“, sagte Zhang. „Flüssiges Wasser kann sich nicht als Feststoff verhalten und umgekehrt. Sie können beispielsweise in a gemischt werdenGlas Eiswasser, aber es handelt sich immer noch um getrennte Formen von Materie. “
Angesichts des Zustands der Quantenphysik funktioniert Materie auf atomarer Ebene jedoch nicht immer auf diese Weise, bemerkte Zhang.
„Ein Supersolid ist eine Flüssigkeit, die ohne Reibung fließt und deren Atome ebenso periodisch angeordnet sind wie in einem Kristallfeststoff“, sagte er. „Diese beiden Zustände, die sich in unserem täglichen Leben gegenseitig ausschließen, können existierenzur gleichen Zeit im gleichen physikalischen Material in der Quantenwelt. ”
Zhang und sein Team von UT Dallas schlugen vor, dass eine neue Art von Materie sowohl als Superfluid als auch als Quasikristall fungiert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kristallen sind Quasikristalle Materialien, deren Atome als Kristall geordnet und strukturiert sind, deren Anordnung sich jedoch nicht wiederholt.
"Wir haben die Frage gestellt, können Sie einen neuen Quantenmateriezustand haben, der sowohl ein Quasikristall als auch ein Superfluid ist?", Sagte Zhang.
Das von Zhang et al. Vorgeschlagene spezifische Material hätte keine Reibung und auch eine nichtperiodische Quasikristallstruktur.
„Dies ist derzeit eine Theorie, aber in diesem Artikel schlagen wir einen Versuchsaufbau vor, der dem Experiment ähnelt, bei dem die ersten Supersolids hergestellt wurden“, sagte Zhang. „Die gute Nachricht ist, dass wir keine neue Technologie erfinden müssenUm dieses Material tatsächlich herzustellen, müssen im Grunde genommen Laser auf ein Bose-Einstein-Kondensat geschossen werden. “
Junpeng Hou ist Hauptautor der Studie und Doktorand der Physik an der UT Dallas. Hou merkte an, dass die Herstellung des Materials selbst in den idealsten Laborumgebungen immer noch eine Herausforderung darstellen könnte.
„Es kann mehrere Jahre dauern, bis neue Supersolide experimentell realisiert werden“, sagte Hou. „Aber ich glaube, unser System würde nicht so lange dauern, vielleicht ein oder zwei Jahre.“