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科學家首次將光轉化為超固體

  想像一種物質,粒子像水晶般排列得整整齊齊,卻能像水一樣毫無阻力地滑過,這就是超固體。它藏在量子世界的角落裡,粒子們像一群默契的舞者,共享同一個節拍,自發調整站位,只為把能量降到最低。這個概念聽起來玄乎,半個多世紀以來,它一直只是理論中的幻影,直到最近,實驗才讓它露出真容。一支由奈米技術專家、工程師和物理學家組成的小型國際團隊,最近做到了不可思議的事:他們讓雷射光搖身一變,成了超固體。這項突破登上了《自然》雜誌,編輯部還特意配了一篇簡訊,點讚它的亮點。

  過去,超固體多是用極冷的原子,比如玻色-愛因斯坦凝聚態(BECs),再加上電磁場的助力,才能在冰天雪地里現身。可這次,科學家們換了套路,把目光投向了光。義大利國家研究委員會(CNR)的Dimitrios Trypogeorgos忍不住感嘆:「能讓光變成固體,實在是太神奇了!」這想法的火花,其實早有伏筆。CNR的Danielle Sanvitto十多年前就發現,光在特定條件下能像流體一樣流動。如今,他的團隊更進一步,把這個創意推向極致,催生出了光的超固體。

  具體怎麼做到的?他們拿出一塊精心雕琢的半導體材料——砷化鎵也好,鋁鎵砷也罷,名字不重要,關鍵是表面刻滿了細密的凸脊。接著,一束雷射射上去,光與材料碰撞,擦出了奇妙的火花,生出一種叫「極化激元」的混合粒子。這些小傢伙被凸脊的圖案牢牢掌控,像是被按進了模具,能量和舞步都被調教得恰到好處,最終組成了超固體。想像一下,光不再是散漫的波,而是被「馴服」成了既穩穩噹噹又有靈動感的存在,多帶勁!

  光造出來了,可怎麼證明它真是超固體?畢竟,誰也沒見過這種「光之固體」。團隊費盡心思,小心翼翼地測量被困住的光。他們發現,這團光既像固體般有形,又像流體般滑溜,完全沒一點粘性。他們還觀察到極化激元狀態下密度的微妙變化,對稱性被打破得清清楚楚。更妙的是,他們能直接觸碰波函數的相態,精確捕捉到超固體的局部一致性。這樣的特性,完全符合超固體的定義。

  為什麼要這麼大費周章?超固體可不是隨便就能露面的傢伙,過去用原子,得在極冷環境下才能看到量子效應。這次用光,事情變得不一樣了。團隊覺得,光造的超固體可能比原子版更好操控,操作起來沒那麼「凍手」。這對研究超固體的本質是大好事。比如,它那晶瑩剔透又流動自如的結構,到底藏著什麼秘密?能不能派上新用場?這些問題讓研究者們興奮得睡不著。

  往前看,團隊打算繼續鑽研這團光造超固體,看還能挖出什麼新花樣。他們相信,與其在極寒中跟原子較勁,用光或許能更快解鎖量子世界的奧秘。想想光粒子在凸脊間跳躍,化成既晶瑩又靈動的模樣,這畫面多抓人眼球!這不僅是個炫酷的實驗,更可能為我們揭開超固體背後的深層故事。誰知道呢,也許有一天,這神奇的光之固體會走出實驗室,點亮我們的生活,帶來更多驚喜。

科學家首次將光轉化為超固體

 光被製成了一種叫做超固體的奇特材料。圖片來源:Baac3nes/Getty Images

責任編輯: 王和  來源:煎蛋網 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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