科学家将光转为可流动超固体

 

据最新一期《自然》杂志报道，意大利国家研究委员会研究人员首次将光转化为可以像液体一样流动的奇特固体——超固体。这一成就为探索物质的不寻常量子态开辟了新途径，标志着凝聚态物理学领域的一个重要里程碑。

光与特殊材料相互作用，转化成一种超固体（艺术图）。图片来源：英国《新科学家》网站

超固体是同时具有零黏度和类似于盐晶体中原子排列的晶体结构。它们不仅具有像固体一样的有序结构，还可像液体一样没有摩擦地流动。这种奇特物质仅存在于量子世界。正因如此，它们以前只能在所谓的“玻色—爱因斯坦凝聚态”中产生，也就是说，只能在将原子冷却到接近绝对零度的实验中被创造出来。但在本实验中，研究人员用半导体铝砷化镓和激光替代了超冷原子。

他们将激光照射到一块具有狭窄脊状图案的半导体小块上。光与材料之间复杂的相互作用最终形成了一种名为极化子的混合粒子。脊状图案限制了这些“准粒子”的移动方式和可能具有的能量，从而使极化子形成了超固体。

研究人员必须非常精确地测量这种被捕获并转化的光所具有的属性，以证明它既是固体又是无黏度的流体。这是一项挑战，因为此前从未造出过由光制成的超固体，也没有对其进行过实验评估。

研究人员表示，随着量子物理领域的不断发展，创建基于光的超固体是一个“令人兴奋的开始”。该研究有助于物理学家更全面地理解量子物质如何通过相变来改变其状态，也代表着人们向理解宇宙基本构成要素的未知领域迈出了重要一步。

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