Двумерный суперкристаллический квантовый газ

28.08.2021

Помимо известных основных состояний материи, состояния твердого тела, жидкого, газообразного и плазмы, существует еще множество экзотических состояний, которые можно получить только в воображении или в лабораторных условиях. Одно из таких состояний, известных под названием суперкристалл, "нарисовалось" в воображении ученых несколько лет назад и лишь недавно исследователям из университета Инсбрука впервые в истории науки удалось создать такой суперкристалл в своей лаборатории, притом в еще более экзотической форме, в форме двумерного суперкристаллического квантового газа.

Суперкристалл - это немного не то, что можно себе представить, исходя из его названия. По существу, атомы суперкристалла формируют твердую кристаллическую структуру, как и в обычных кристаллических формах материи. Но, параллельно с этим, атомы могут перемещаться, т.е. суперкристалл может течь, обладая нулевым показателем вязкости, подобно сверхтекучей жидкости или, как ее еще называют, супержидкости. Это весьма похоже на парадокс, но теоретически возможность существования такой формы материи была обоснована еще в 1960-х годах, а в 2017 году было получено первое экспериментальное подтверждение.

Некоторые группы исследователей добивались успеха в формировании небольших суперкристаллов, используя так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна (Bose-Einstein condensate, BEC). Этот конденсат представляет собой облако атомов, охлажденных до сверхнизкой температуры. И в таком состоянии материи на первый план выходят ее квантовые свойства, которые обычно не проявляются на столь крупном масштабе. Одной из основных особенностей является то, что все атомы, входящие в состав облака конденсата, существуют одновременно во всех точках облака, благодаря квантовому явлению, называемому делокализацией.

В предыдущих экспериментах полученные частицы суперкристаллов имели столь малые размеры, что их можно было условно считать одномерными, благодаря чему атомы суперкристалла могли течь только в одном направлении. Группа из Инсбрука придала своему суперкристаллу еще одно измерение за счет того, что используемый ими конденсат Бозе-Эйнштейна состоял из атомов диспрозия. Магнитные взаимодействия между этими атомами заставили их собраться в виде "капелек", которые сами выстроились в виде узлов двумерной сетки.

Проводя исследования, ученые уже смогли заметить, что в созданной ими системе, в двумерном суперкристалле, в пустой области между капельками иногда возникают странные завихрения. Такое явление уже было описано ранее в теории, возникновение вихрей является одним из последствий явления сверхтекучести, и данный случай также является первым разом в истории науки, когда ученые смогли наблюдать все это воочию.

<< Назад: Роботизированные трости для слепых 29.08.2021

>> Вперед: Новый тип инфракрасных поляритонов 28.08.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Спорт помогает организму бороться с раком 11.07.2025 Связь между физической активностью и здоровьем человека давно не вызывает сомнений, однако современные исследования раскрывают все новые грани этой зависимости. Одним из наиболее обнадеживающих открытий последних лет стало влияние регулярных физических нагрузок на замедление роста раковых опухолей. Ученые из Австралии решили выяснить, каким образом активный образ жизни влияет на клетки рака и может ли он действительно стать вспомогательным фактором в борьбе с онкологией. В ходе трехмесячного эксперимента, проведенного в Университете Эдит Коуэн, под наблюдение попали мужчины с лишним весом и диагностированным раком предстательной железы. Цель исследования заключалась в том, чтобы определить, как систематические тренировки отражаются на биохимическом составе их крови и насколько это может повлиять на поведение опухолевых клеток. Одним из ключевых открытий стало повышение уровня особых белков - миокинов, которые вырабатываются мышцами во время физических упражнений. Эти белки обладают способностью не только подавлять активность опухоли, но и активизировать иммунные клетки, тем самым усиливая защитную реакцию организма. Для подтверждения результатов исследователи взяли образцы крови у участников до начала тренировок и после завершения программы. Далее образцы подвергались воздействию на культуру клеток рака простаты в лабораторных условиях. Результаты оказались весьма впечатляющими: в крови после упражнений наблюдалось значительное снижение способности опухолевых клеток к росту. Как объясняют ученые, миокины фактически меняют биохимическую среду в организме, затрудняя размножение злокачественных клеток и помогая иммунной системе эффективнее их распознавать. По словам авторов исследования, это особенно важно для пациентов с избыточной массой тела, у которых повышенный риск развития и прогрессирования онкологических заболеваний. Хотя пока речь идет только о лабораторной фазе и исследованиях на небольшой выборке, результаты указывают на то, что физическая активность может стать важной частью комплексной терапии рака. При этом нагрузки должны быть регулярными и подобранными индивидуально, в зависимости от состояния здоровья пациента.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026