光首次被轉(zhuǎn)化為超固體 由于量子效應(yīng)，其行為既像固體又像流體

一種可以像流體一樣流動(dòng)的奇特固體首次由光創(chuàng)造出來，對它展開研究將有助于研究人員更好地理解物質(zhì)的奇異量子態(tài)。3月5日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《科學(xué)》。

光被制成了一種叫做超固體的奇特材料。

圖片來源：Baac3nes/Getty Images

“我們實(shí)際上把光變成了固體，這非常了不起。”論文通訊作者、意大利國家研究委員會(huì)（CNR）的Dimitris Trypogeorgos說。他指出，同樣來自CNR的Daniele Sanvitto在十多年前就展示了光是如何變成流體的?，F(xiàn)在，Trypogeorgos、Sanvitto和同事不僅利用光創(chuàng)造了一種固體，而且還創(chuàng)造了一種量子“超固體”。

超固體同時(shí)具有零粘度和類似于鹽晶體中原子排列的晶體狀結(jié)構(gòu)。這些奇特材料質(zhì)在量子領(lǐng)域之外沒有對應(yīng)的物質(zhì)。正因?yàn)槿绱?，它們以前只能在原子冷卻到極低溫度的實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生，否則，可以忽略不計(jì)的量子效應(yīng)會(huì)占主導(dǎo)地位。

但在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，研究人員用半導(dǎo)體砷化鋁鎵和激光取代了超冷原子。

他們將激光照射到一小塊帶有窄脊圖案的半導(dǎo)體上。光與材料之間的復(fù)雜相互作用最終形成了一種稱為極化子的混合粒子。窄脊圖案限制了這些“準(zhǔn)粒子”的移動(dòng)方式及它們所能具有的能量，從而使得極化子形成了超固體。

Sanvitto表示，研究團(tuán)隊(duì)必須非常精確地測量這種被捕獲和轉(zhuǎn)化的光的足夠多的特性，以證明它既是一種固體，又是一種無黏性的流體。他說，這是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)榭茖W(xué)家以前從未創(chuàng)造并通過實(shí)驗(yàn)評估過由光制成的超固體。

法國索邦大學(xué)的Alberto Bramati表示，這項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)有助于物理學(xué)家增進(jìn)對量子物質(zhì)如何通過相變改變狀態(tài)的整體理解。他說，研究小組清楚地證明了他們制造了一種超固體，但需要做更多的測量來了解它的性質(zhì)。

Trypogeorgos表示，基于光的超固體可能比之前用原子制造的超固體更容易操控，這可能使他們團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)成為理解一系列新穎且令人驚訝的物質(zhì)類型的第一步。