科學(xué)家首次將光轉(zhuǎn)化為超固體

科技日?qǐng)?bào)訊 （記者張佳欣）據(jù)最新一期《自然》雜志報(bào)道，意大利國(guó)家研究委員會(huì)研究人員首次將光轉(zhuǎn)化為可以像液體一樣流動(dòng)的奇特固體——超固體。這一成就為探索物質(zhì)的不尋常量子態(tài)開(kāi)辟了新途徑，標(biāo)志著凝聚態(tài)物理學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要里程碑。

超固體是同時(shí)具有零黏度和類似于鹽晶體中原子排列的晶體結(jié)構(gòu)。它們不僅具有像固體一樣的有序結(jié)構(gòu)，還可像液體一樣沒(méi)有摩擦地流動(dòng)。這種奇特物質(zhì)僅存在于量子世界。正因如此，它們以前只能在所謂的“玻色—愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)”中產(chǎn)生，也就是說(shuō)，只能在將原子冷卻到接近絕對(duì)零度的實(shí)驗(yàn)中被創(chuàng)造出來(lái)。但在本實(shí)驗(yàn)中，研究人員用半導(dǎo)體鋁砷化鎵和激光替代了超冷原子。

他們將激光照射到一塊具有狹窄脊?fàn)顖D案的半導(dǎo)體小塊上。光與材料之間復(fù)雜的相互作用最終形成了一種名為極化子的混合粒子。脊?fàn)顖D案限制了這些“準(zhǔn)粒子”的移動(dòng)方式和可能具有的能量，從而使極化子形成了超固體。

研究人員必須非常精確地測(cè)量這種被捕獲并轉(zhuǎn)化的光所具有的屬性，以證明它既是固體又是無(wú)黏度的流體。這是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因?yàn)榇饲皬奈丛斐鲞^(guò)由光制成的超固體，也沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行過(guò)實(shí)驗(yàn)評(píng)估。

研究人員表示，隨著量子物理領(lǐng)域的不斷發(fā)展，創(chuàng)建基于光的超固體是一個(gè)“令人興奮的開(kāi)始”。該研究有助于物理學(xué)家更全面地理解量子物質(zhì)如何通過(guò)相變來(lái)改變其狀態(tài)，也代表著人們向理解宇宙基本構(gòu)成要素的未知領(lǐng)域邁出了重要一步。