Supersolider er underlige materialer, der opfører sig som både en solid og en væske på grund af kvanteeffekter – og nu har forskere skabt en spændende ny type supersolid fra laserlys
Der er lavet lys til et underligt materiale kaldet en supersolid
Et underligt fast stof, der kan strømme som en væske, er blevet skabt af lys for første gang. At studere det vil hjælpe forskere med bedre at forstå eksotiske kvantetilstande.
”Vi gjorde faktisk lys til et solidt. Det er temmelig fantastisk, ”siger Dimitris Trypogeorgos ved National Research Council (CNR) i Italien. Han bemærker Daniele Sanvitto, også på CNR, viste, hvordan lys kunne blive en væske for mere end et årti siden. Nu har Trypogeorgos, Sanvitto og deres kolleger brugt lys til ikke bare ethvert solidt, men et kvante “supersolid”.
Supersolider har samtidig nul viskositet og en krystallignende struktur, der ligner arrangementet af atomer i saltkrystaller. Disse mærkelige materialer har ingen modstykke uden for kvanteområdet. På grund af dette er de tidligere kun blevet skabt i eksperimenter med atomer afkølet til ekstremt lave temperaturer, hvor ellers ubetydelige kvanteeffekter bliver dominerende.
Men i dette eksperiment erstattede forskerne ultracold atomer med halvlederaluminiumsgalliumarsenidet og en laser.
De lyste laseren på et lille stykke af halvlederen, der havde et mønster af smalle kamme. Komplekse interaktioner mellem lyset og materialet dannede til sidst en type hybridpartikel kaldet en polariton. Rygmønsteret begrænsede, hvordan disse “kvasipartikler” kunne bevæge sig, og hvilke energier de kunne have på en sådan måde, at polaritonerne dannede en supersolid.
Sanvitto siger, at holdet måtte meget præcist måle nok egenskaber ved dette fangede og transformerede lys for at bevise, at det var både en solid og en væske uden viskositet. Dette var en udfordring, fordi forskere aldrig havde skabt og eksperimentelt evalueret en supersolid lavet af lys før, siger han.
Det nye eksperiment bidrager til fysikernes generelle forståelse af, hvordan kvantetag kan ændre sin tilstand ved at gennemgå en faseovergang, siger Alberto Bramati ved Sorbonne University i Frankrig. Holdet demonstrerede tydeligt, at de lavede en supersolid, men mange flere målinger skal gøres for at forstå dets egenskaber, siger han.
Trypogeorgos siger, at lysbaserede supersolider kan være lettere at manipulere end dem, der tidligere var skabt med atomer, hvilket kunne gøre hans holds eksperiment til et første skridt i retning af at forstå en række nye og overraskende typer stof.
”Vi er virkelig i begyndelsen af noget nyt,” siger han.