Міжнародна група вчених вперше спостерігала надтвердий квантовий стан матерії — поєднання кристалічної впорядкованості та надплинності — не за умов ультранизьких температур.
Команда дослідників із Польщі, Швейцарії та Франції зафіксувала екзотичний стан матерії — надтверде тіло — в екситон-поляритонному конденсаті Бозе-Ейнштейна. Раніше вважалося, що такі квантові явища можливі лише за температур, близьких до абсолютного нуля, і потребують дороговартісних кріогенних установок.
Читайте також:
Крапля первісного Всесвіту. Фізики CERN зламали багаторічну догму ядерної фізики Дослідження опубліковано в журналі Science Advances.
Надтверде тіло поєднує властивості, що на перший погляд здаються несумісними: безтертєву плинність рідини та просторову впорядкованість кристала. Понад півстоліття це явище існувало лише теоретично, доки у 2017 році його вперше не виявили в ультрахолодних атомах. Консорціум TopoLight обрав інший шлях, використавши гібридні квазічастинки — екситон-поляритони, що утворюються внаслідок сильного зв’язку світла й матерії всередині оптичного мікрорезонатора.
Систему наповнили рідким кристалом і вкрили органічним напівпровідником, що забезпечило стабільну роботу навіть за температури, близької до 60 °C. Перехід у надтверду фазу відбувся завдяки появі світлових смуг, що свідчать про періодичну модуляцію густини. Ба більше, під час кожного лазерного імпульсного збудження система обирала нову конфігурацію, демонструючи спонтанне порушення симетрії. Водночас конденсат генерував стійку спіральну поляризаційну структуру.
Проведення експериментів супроводжувалося технологічними труднощами: органічний напівпровідник взаємодіяв із рідким кристалом, тому всі вимірювання доводилося завершувати протягом лічених годин, після чого виготовляли новий зразок.
Це відкриття прокладає шлях до новітніх квантових технологій. На відміну від попередніх платформ, рідкокристалічні мікрорезонатори є першою системою, параметрами якої можна керувати за допомогою зовнішньої напруги. Це дозволить розробляти надшвидкісні фотонні пристрої, обчислювальні нейроморфні комплекси та високочутливі оптичні датчики.
Читайте також:
Новий матеріал для квантової фізики. У Південній Кореї створили надтонку ґратку Кагоме для вивчення незвичних станів матерії
