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物理学家创造了有史以来第一个超固体 ， 它同时具有固体和超流体的性质 。
超固体是一种材料 ， 其原子排列成规则的、重复的晶体结构 ， 但也能够永远流动而不会失去任何动能 。 尽管它们的怪异特性看起来违反了许多已知的物理定律 ， 但物理学家早已在理论上预测到它们的存在了 。 在1957年 ， 物理学家尤金·格罗斯就首次提出超固体的存在 。 现在 ， 使用激光和超冷气体 ， 物理学家终于将超固体诱导成二维结构 。
为了创造所谓的超固体 ， 物理学家在光镊内悬浮了一团镝-164 原子 ， 然后使用一种称为激光冷却的技术将原子冷却到接近绝对零度 。 在用激光尽可能地冷却镝原子后 ， 研究人员松开了光镊的“夹子” ， 为能量较高的原子创造了足够的空间蒸发 。
由于“热”粒子比冷粒子振动得快 ， 这种被称为蒸发冷却的技术只给研究人员留下了它们的超冷原子 ， 而后这些原子已经转变成一种新的物质状态——玻色-爱因斯坦凝聚体 。
这为一些真正奇怪的量子效应打开了大门 。 海森堡测不准原理是量子行为的一个关键规则 ， 它说你不可能绝对准确地知道粒子的位置和动量 。 然而 ， 现在玻色-爱因斯坦凝聚原子不再运动 ， 它们所有的动量都是已知的 。 这导致原子的位置变得如此不确定 ， 以至于它们可能占据的位置的面积比原子之间的空间更大 。
因此 ， 在模糊的玻色-爱因斯坦凝聚体中 ， 重叠的原子取代了离散的原子 ， 就好像它们只是一个巨大的粒子 。 这就给了一些玻色-爱因斯坦凝聚物超流体的特性 ， 允许它们的粒子在没有任何摩擦的情况下流动 。 事实上 ， 如果你搅动一杯超流体玻色-爱因斯坦凝聚物 ， 它将永远不会停止旋转 。
研究人员使用了镝-164 ， 因为它是所有已发现元素中磁性最强的 。 这意味着 ， 当镝-164原子过冷时 ， 除了成为超流体外 ， 它们还会聚集成液滴 ， 像小磁铁棒一样彼此粘在一起 。
通过仔细调整原子之间的长程磁相互作用和短程接触相互作用之间的平衡 ， 物理学家能够制造出一个长长的一维液滴管 ， 其中也包含自由流动的原子——一种1维超固体 。
【物理学家|物理学家创造出同时具有固体与超流体性质的二维超固体】为了实现从一维超固体到二维超固体的飞跃 ， 该团队使用了一个更大的陷阱 ， 降低了两个方向上光镊光束的强度 。 这样 ， 除了在陷阱中保持足够的原子以保持足够高的密度外 ， 最终还允许它们创建一个锯齿形的液滴结构 ， 类似于两个相互相邻的偏移1维管——一种2维超固体 。
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