MIT kreirao novo agregatno stanje tvari

Poznato nam je da se materija u našem svijetu ne nalazi u samo tri agregatna stanja, krutom, tekućem i plinovitom, jer su tu još plazma, nakupine i fazni prijelazi, a znanstvenici MIT-a su sada uspjeli proizvesti novo stanje, odnosno "superkrutinu" koja kombinira svojstva krutina i superfluida.

Korištenjem lasera za manipuliranje superfluidnim plinom poznatim pod nazivom Bose-Einsteinov kondenzat, znanstvenici su uspjeli natjerati kondenzat u kvantno stanje tvari koje ima čvrstu strukturu poput krutine, a može teći bez viskoziteta, što je ključna značajka superfluida.

Znanstvenici smatraju da će proučavanje ovog kontradiktornog stanja tvari imati veliki utjecaj na to kako doživljavamo superfluide i supravodiče koji su vrlo važni za unaprjeđivanje tehnologija koje uključuju supraprovodne magnetei senzore kao i učinkoviti prijenos energije.

Fizičari su već prije predvidjeli superkrutine, no nikada ih nisu imali prilike proučavati u laboratoriju.  

Tim je koristio kombinaciju laserskog hlađenja i metode hlađenja isparavanjem kako bi ohladio atome natrija na temperature u nanokelvinima. Atomi natrija su poznati kao bozoni zbog njihovog istog broja atomskih jezgri i elektrona. Kada se ohlade blizu apsolutne ništice bozoni formiraju Bose-Einsteinov kondenzat ili BEC za čije je otkriće član istog tima Wolfgang Ketterle 2001. godine dobio Nobelovu nagradu za fiziku kao koautor.

Kako bi kreirali stanje superkrutine, Ketterle i ekipa su manipulirali kretanjem atoma u BEC-u korištenjem laserskih zraka, čime su prouzročili spregu pod nazivom “spin-orbit coupling". U svojoj ultravisokoj vakuumskoj komori su inicijalnim laserima konvertirali polovicu atoma kondenzata u različito kvantno stanje ili spin, čime su u osnovi napravili mješavinu dva Bose-Einstainova kondenzata. Dodatnom laserskom zrakom su potom transferirali atome između dva kondenzata, što su nazvali "spin flip".

Superkrutina trenutno egzistira isključivo na ekstremno niskim temperaturama u uvjetima ultravisokog vakuuma (vakuum s tlakom manjim od 100 nanopaskala), a znanstvenici u idućim istraživanjima planiraju detaljno kategorizirati i otkriti svojstva novog stanja tvari koje su otkrili.

Izvor: MIT