וועלן מיר אלץ וויסן אַלע די שטאַטן פון ענין? אָנשטאָט דרײַ, פֿינף הונדערט
פארגאנגענעם יאר האט די מידיא פארשפרייט, אז עס איז ארויסגעקומען א פארעם פון ענין, וואס מען קען רופן סופערהארד אדער, למשל, באקוועמער, כאטש ווייניגער פויליש, סופּערהארד. קומענדיק פון די לאַבאָראַטאָריעס פון סייאַנטיס אין די מאַססאַטשוסעטץ אינסטיטוט פון טעכנאָלאָגיע, עס איז אַ מין פון סטירע וואָס קאַמביינז די פּראָפּערטיעס פון סאָלידס און סופּערפלוידז - ד.ה. ליקווידס מיט נול וויסקאָסיטי.
פיזיסיסטן האָבן פריער פּרעדיקטעד די עקזיסטענץ פון אַ סופּערנאַטאַנט, אָבער ביז איצט גאָרנישט ענלעך איז געפונען אין דער לאַבאָראַטאָריע. די רעזולטאַטן פון דעם לערנען דורך סייאַנטיס אין די מאַססאַטשוסעטץ אינסטיטוט פון טעכנאָלאָגיע זענען ארויס אין דער זשורנאַל נאַטור.
"א מאַטעריע וואָס קאַמביינז סופּערפלוידיטי און האַרט פּראָפּערטיעס דיפייז סייכל," מאַנשאַפֿט פירער Wolfgang Ketterle, MIT פּראָפעסאָר פון פיזיק און 2001 נאָבעל פרייז געווינער, געשריבן אין דער צייטונג.
צו מאַכן זינען פון דעם קאַנטראַדיקטערי פאָרעם פון ענין, קעטטערלע ס מאַנשאַפֿט מאַניפּיאַלייטיד די באַוועגונג פון אַטאָמס אין אַ סופּערסאָליד שטאַט אין אן אנדער מאָדנע פאָרעם פון ענין גערופן אַ באָסע-איינשטיין קאַנדאַנסייט (BEC). קעטערלע איז איינער פון די אנטדעקערס פון BEC, וואס האט אים פארדינט דעם נאבעל פרייז אין פיזיק.
"די אַרויסרופן איז געווען צו לייגן עפּעס צו די קאַנדאַנסייט וואָס וואָלט פאַרשאַפן עס צו אַנטוויקלען אין אַ פאָרעם אַרויס פון די 'אַטאָמישע טראַפּ' און קריגן די קעראַקטעריסטיקס פון אַ האַרט," קעטערלע דערקלערט.
די פאָרשונג מאַנשאַפֿט געניצט לאַזער בימז אין אַ הינטער-הויך וואַקוום קאַמער צו קאָנטראָלירן די באַוועגונג פון די אַטאָמס אין די קאַנדאַנסייט. דער אָריגינעל שטעלן פון לייזערז זענען געניצט צו יבערמאַכן האַלב פון די BEC אַטאָמס אין אַ אַנדערש ספּין אָדער קוואַנטום פאַסע. אזוי, צוויי טייפּס פון BEC זענען באשאפן. די אַריבערפירן פון אַטאָמס צווישן צוויי קאַנדאַנסייץ מיט די הילף פון נאָך לאַזער בימז געפֿירט ספּין ענדערונגען.
"נאָך לייזערז האָבן צוגעשטעלט די אַטאָמס מיט אַן נאָך ענערגיע בוסט פֿאַר ספּין-אָרביט קאַפּלינג," קעטטערלע געזאגט. די ריזאַלטינג מאַטעריע, לויט די פאָרויסזאָגן פון פיסיסיסץ, זאָל האָבן געווען "סופּערהאַרד", ווייַל קאַנדאַנסייץ מיט קאָנדזשוגאַטעד אַטאָמס אין אַ ספּין אָרביט וואָלט זיין קעראַקטערייזד דורך ספּאַנטייניאַס "געדיכטקייַט מאַדזשאַליישאַן". אין אנדערע ווערטער, די געדיכטקייַט פון ענין וואָלט אויפהערן צו זיין קעסיידערדיק. אַנשטאָט, עס וועט האָבן אַ פאַסע מוסטער ענלעך צו אַ קריסטאַליין האַרט.
ווייַטער פאָרשונג אין סופּערהאַרד מאַטעריאַלס קען פירן צו אַ בעסער פארשטאנד פון די פּראָפּערטיעס פון סופּערפלוידז און סופּערקאָנדוקטאָרס, וואָס וועט זיין קריטיש פֿאַר עפעקטיוו ענערגיע אַריבערפירן. סופּערהאַרדס קען אויך זיין דער שליסל צו אַנטוויקלען בעסער סופּערקאַנדאַקטינג מאַגנאַץ און סענסאָרס.
ניט שטאַטן פון אַגגרעגאַטיאָן, אָבער פייזאַז
איז די סופּערהאַרד שטאַט אַ מאַטעריע? דער ענטפער פון מאָדערן פיזיק איז נישט אַזוי פּשוט. מיר געדענקען פון שולע אַז די גשמיות שטאַט פון ענין איז די הויפּט פאָרעם אין וואָס די מאַטעריע איז ליגן און באַשטימט זייַן יקערדיק גשמיות פּראָפּערטיעס. די פּראָפּערטיעס פון אַ מאַטעריע זענען באשלאסן דורך די אָרדענונג און נאַטור פון זייַן קאַנסטיטשואַנט מאַלאַקיולז. די טראדיציאנעלע אפטיילונג פון די שטאנדן פון מאטעריאלן פונעם XNUMXטן יארהונדערט אונטערשיידן דריי אזעלכע צושטאנדן: האַרט (האַרט), פליסיק (פליסיק) און גאזיג (גאז).
אָבער, איצט, די פאַסע פון ענין מיינט צו זיין אַ מער פּינטלעך דעפֿיניציע פון די פארמען פון עקזיסטענץ פון ענין. די פּראָפּערטיעס פון ללבער אין יחיד שטאַטן אָפענגען אויף די אָרדענונג פון די מאַלאַקיולז (אָדער אַטאָמס) פון וואָס די ללבער זענען קאַמפּאָוזד. פֿון דעם פונט פון מיינונג, די אַלט אָפּטייל אין שטאַטן פון אַגגרעגאַטיאָן איז אמת בלויז פֿאַר עטלעכע סאַבסטאַנסיז, ווייַל וויסנשאפטלעכע פאָרשונג האט געוויזן אַז וואָס איז געווען פריער געהאלטן אַ איין שטאַט פון אַגגרעגאַטיאָן קענען פאקטיש זיין צעטיילט אין פילע פאַסעס פון ענין, אַנדערש אין נאַטור. פּאַרטאַקאַל קאַנפיגיעריישאַן. עס זענען אפילו סיטואַטיאָנס ווען מאַלאַקיולז אין דער זעלביקער גוף קענען זיין עריינדזשד אַנדערש אין דער זעלביקער צייט.
דערצו, עס פארקערט אויס אַז די האַרט און פליסיק שטאַט קענען זיין איינגעזען אין אַ פאַרשיידנקייַט פון וועגן. די נומער פון פאַסעס פון מאַטעריע אין די סיסטעם און די נומער פון אינטענסיווע וועריאַבאַלז (למשל דרוק, טעמפּעראַטור) וואָס קענען זיין געביטן אָן אַ קוואַליטאַטיווע ענדערונג אין די סיסטעם זענען דיסקרייבד דורך די גיבס פאַסע פּרינציפּ.
א ענדערונג אין דער פאַסע פון אַ מאַטעריע קען דאַרפן די צושטעלן אָדער קאַבאָלע פון ענערגיע - דעמאָלט די סומע פון ענערגיע וואָס פלאָוד אויס וועט זיין פּראַפּאָרשאַנאַל צו די מאַסע פון די מאַטעריע וואָס ענדערונגען די פאַסע. אָבער, עטלעכע פאַסע טראַנזישאַנז פאַלן אָן ענערגיע אַרייַנשרייַב אָדער רעזולטאַט. מיר ציען אַ מסקנא וועגן די פאַסע ענדערונג אויף דער באזע פון אַ שריט ענדערונג אין עטלעכע קוואַנטאַטיז וואָס באַשרייַבן דעם גוף.
אין די מערסט ברייט קלאַסאַפאַקיישאַן ארויס צו טאָג, עס זענען וועגן פינף הונדערט געמיינזאַם שטאַטן. פילע סאַבסטאַנסיז, ספּעציעל די וואָס זענען מיקסטשערז פון פאַרשידענע כעמישער קאַמפּאַונדז, קענען עקסיסטירן סיימאַלטייניאַסלי אין צוויי אָדער מער פאַסעס.
מאָדערן פיזיק יוזשאַוואַלי אַקסעפּץ צוויי פאַסעס - פליסיק און האַרט, מיט די גאַז פאַסע איז איינער פון די קאַסעס פון די פליסיק פאַסע. די לעצטע אַרייַננעמען פאַרשידן טייפּס פון פּלאַזמע, די שוין דערמאנט סופּערקוררענט פאַסע, און אַ נומער פון אנדערע שטאַטן פון ענין. האַרט פאַסעס זענען רעפּריזענטיד דורך פאַרשידן קריסטאַליין פארמען, ווי געזונט ווי אַ אַמאָרפאַס פאָרעם.
טאָפּאָלאָגיקאַל זאַווייאַ
ריפּאָרץ פון נייַע "געמישט שטאַטן" אָדער שווער-צו-דעפינירן פאַסעס פון מאַטעריאַלס זענען געווען אַ קעסיידערדיק רעפּערטואַר פון וויסנשאפטלעכע נייַעס אין די לעצטע יאָרן. אין דער זעלביקער צייט, עס איז נישט שטענדיק גרינג צו באַשטימען נייַע דיסקאַוועריז צו איינער פון די קאַטעגאָריעס. די סופּערסאָליד מאַטעריע דיסקרייבד פריער איז מיסטאָמע אַ האַרט פאַסע, אָבער טאָמער פיסיסיסץ האָבן אַ אַנדערש מיינונג. עטלעכע יאָר צוריק אין אַ אוניווערסיטעט לאַבאָראַטאָריע
אין קאָלאָראַדאָ, פֿאַר בייַשפּיל, אַ דראַפּלעטאָן איז באשאפן פון פּאַרטיקאַלז פון גאַליום אַרסענידע - עפּעס פליסיק, עפּעס האַרט. אין 2015, אַן אינטערנאַציאָנאַלע מאַנשאַפֿט פון סייאַנטיס געפירט דורך כעמיקער Cosmas Prasides אין טאָהאָקו אוניווערסיטעט אין יאַפּאַן מודיע די ופדעקונג פון אַ נייַע שטאַט פון ענין וואָס קאַמביינז די פּראָפּערטיעס פון אַן ינסאַלייטער, סופּערקאָנדוקטאָר, מעטאַל און מאַגנעט, גערופֿן Jahn-Teller מעטאַל.
עס זענען אויך ייטיפּיקאַל "כייבריד" געמיינזאַם שטאַטן. פֿאַר בייַשפּיל, גלאז האט נישט אַ קריסטאַליין סטרוקטור און איז דעריבער מאל קלאַסאַפייד ווי אַ "סופּערקאָאָלעד" פליסיק. ווייַטער - פליסיק קריסטאַלז געניצט אין עטלעכע דיספּלייז; קיט - סיליקאָנע פּאָלימער, פּלאַסטיק, גומע אָדער אפילו קרישלדיק, דיפּענדינג אויף די קורס פון דיפאָרמיישאַן; סופּער-קלעפּיק, זיך-פלאָוינג פליסיק (אַמאָל סטאַרטעד, די אָוווערפלאָו וועט פאָרזעצן ביז די צושטעלן פון פליסיק אין דער אויבערשטער גלאז איז ויסגעמאַטערט); ניטינאָל, אַ ניקאַל-טיטאַניום פאָרעם זיקאָרן צומיש, וועט ויסגלייַכן זיך אין וואַרעם לופט אָדער פליסיק ווען בענט.
די קלאַסאַפאַקיישאַן ווערט מער און מער קאָמפּליצירט. מאָדערן טעקנאַלאַדזשיז מעקן די באַונדריז צווישן די שטאַטן פון ענין. נייע אנטדעקונגען ווערן געמאכט. די 2016 נאבעל פרייז געווינער - David J. Thouless, F. Duncan, M. Haldane און J. Michael Kosterlitz - האָבן פֿאַרבונדן צוויי וועלטן: מאַטעריע, וואָס איז די טעמע פון פיזיק, און טאָפּאָלאָגי, וואָס איז אַ צווייַג פון מאטעמאטיק. זיי איינגעזען אַז עס זענען ניט-טראדיציאנעלן פאַסע טראַנזישאַנז פֿאַרבונדן מיט טאַפּאַלאַדזשיקאַל חסרונות און ניט-טראדיציאנעלן פאַסעס פון ענין - טאַפּאַלאַדזשיקאַל פייזאַז. דאָס האָט געפֿירט צו אַ לאַווינע פון יקספּערמענאַל און טעאָרעטיש אַרבעט. ד י לאװינע ר פלי ט נא ך אי ן זײע ר שנעל ן טעמפא .
עטלעכע מענטשן זען ווידער XNUMXD מאַטעריאַלס ווי אַ נייַע יינציק שטאַט פון ענין. מיר האָבן באקאנט דעם טיפּ פון נאַנאָנעטוואָרק - פאָספאַטע, סטאַנענע, באָראָפענע, אָדער, לעסאָף, די פאָלקס גראַפענע - פֿאַר פילע יאָרן. די דערמאָנטע נאָבעל פרייז געווינער זענען געווען ינוואַלווד, ספּעציעל, אין די טאָפּאָלאָגיקאַל אַנאַליסיס פון די איין-שיכטע מאַטעריאַלס.
די אַלטמאָדיש וויסנשאַפֿט פון צושטאנדן פון ענין און פאַסעס פון ענין מיינט צו האָבן אַ לאַנג וועג. ווייַט ווייַטער פון וואָס מיר קענען נאָך געדענקען פון פיזיק לעקציעס.
