Физики обнаружили сверхтекучесть твердого рубидия, Hi-Tech

Рубидий в ловушках. Разным цветом показана единая ориентация региона. Фото авторов исследования

Физики из Калифорнийского университета в Беркли получили сверхтекучий твердый рубидий. О своих результатах ученые доложили на съезде Американского физического общества. Краткое изложение доклада доступно на сайте Science NOW. Препринт будущей статьи имеется на сайте arXiv.org.

В рамках исследования ученые охлаждали пары рубидия до сверхнизких температур: около 0,5x10^-6 градусов по Кельвину. В 1995 году подобным образом физикам удалось получить так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна - новое агрегатное состояние материи, в котором квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне. Образцы рубидия были помещены в продолговатые ячейки специальных ловушек. В каждой из них было несколько миллионов атомов этого металла.

Для того, чтобы рубидий мог называться "сверхтекучим твердым телом" (английский термин supersolid), он должен удовлетворять двум условиям. Во-первых, у него должна быть упорядоченная структура. Во-вторых, все атомы этого вещества должны прибывать в одном квантовом состоянии.

Чтобы проверить первое условие, ученые облучали образцы рубидия лазером. По характеру отраженного излучения им удалось установить, что атомы металла в ловушке объединились в регионы диаметром около 5 микрометров, в каждом из которых у них была одна магнитная ориентация. При этом структура расположения регионов напоминала структуру кристалла. Чтобы проверить второе условие, ученые заставили атомы в ловушках взаимодействовать между собой. Анализ результатов такого взаимодействия позволил установить, что все они действительно находятся в одном квантовом состоянии.

Некоторые специалисты отмечают, что возникающая в рубидии упорядоченность не является совсем строгой, поскольку ориентация регионов чередуется не совсем регулярно (см. рисунок).

Напомним, что в 2004 году физикам из Пенсильванского университета удалось обнаружить сверхтекучесть в твердом гелии (хотя эти результаты до конца еще не признаны). По словам исследователей, если результаты их работы подтвердятся, то это откроет новые возможности для изучения сверхтекучести. Это связано с тем, что получение охлажденных почти до абсолютного нуля рубидия в лабораториях (и, следовательно, их исследование) является задачей гораздо более простой, чем получение сверхтекучего твердого гелия.