اقترح فيزيائيون من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) بالتعاون مع جامعة ميريلاند طريقة لإنتاج مادة "فائقة الصلابة"، وهي حالة رائعة من المادة تتصرف في الوقت نفسه كسوائل صلبة وسائلة فائقة عديمة الاحتكاك. .
اقترح فيزيائيون من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) بالتعاون مع جامعة ميريلاند طريقة لتحويل ذرات "البوزون" شديدة البرودة - وهي مكونات مكثفات بوز-آينشتاين - إلى مادة "صلبة فائقة" "، وهي حالة رائعة من المادة تتصرف في الوقت نفسه باعتبارها مادة صلبة وسائلة فائقة السوائل عديمة الاحتكاك.
وبينما وجد العلماء دليلاً على وجود مواد صلبة فائقة في مخاليط سائلة معقدة من الهيليوم، سيكون من الأسهل فهم وجود مثل هذه المواد الصلبة الفائقة إذا تشكلت من تفاعلات ضعيفة بين ذرات الغاز والحصول منها على أدلة أولية لتحضيرها. مواد جديدة تمامًا - "المواد الكمية" يمكنها تسريع فهم الفيزيائيين لسلوك المواد المختلفة في المواقف القصوى.
تتميز المادة الصلبة الفائقة، التي تم وضع نظرية لوجودها في عام 1970، بالخصائص الضرورية للمادة الصلبة التي تنتظم فيها الذرات بنمط منظم ودوري كما هو الحال في الشبكة البلورية، وللسوائل الفائقة التي تتحرك فيها الجزيئات دون احتكاك ودون احتكاك. فقدان أي طاقة في حركتهم. تتصرف المادة الصلبة الفائقة، والتي توجد فقط في درجات حرارة منخفضة للغاية، بشكل مختلف تمامًا عن الأجسام الأخرى الموجودة في الحياة اليومية.
"إذا أضفت المزيد من الملابس إلى الغسالة، فإنك تزيد الكتلة على أطرافها، ويجب على الآلة بذل المزيد من القوة لعكس اتجاه دورانها"، يوضح المؤلف الرئيسي للدراسة لودفيج ماثي. "لكن في الغسالة المكونة من مادة فائقة الصلابة، ستطفو بعض الملابس، بطريقة غامضة، في الهواء وتبقى ثابتة أثناء دوران الآلة، مما يسهل عليها تغيير اتجاه دورانها. علاوة على ذلك، فإن هذه الملابس العائمة، والتي لا تحتوي على أي احتكاك، ستنظم نفسها في الهواء بطريقة منظمة ودورية، على غرار تنظيم الذرات في البلورة.
في عام 2004، نشر الباحثان موسى تشان وأون سيونج كيم من جامعة بنسلفانيا النتائج الرائدة لتجربة الهيليوم ذات درجة الحرارة المنخفضة وجمعوا الأدلة على وجود حالة فائقة الصلابة. ومع ذلك، كان تفسير النتائج التي توصلوا إليها ينطوي على قدر كبير من عدم اليقين بسبب الطبيعة المعقدة للنظام المعين الذي كانوا يعملون معه لإجراء تجاربهم.
الآن، اكتشف فريق من ثلاثة فيزيائيين طريقة لتحضير مادة صلبة فائقة بشكل أكثر شمولاً، من خلال استخدام نوعين من الذرات شديدة البرودة محاطة بشبكة بصرية، وهو نوع من "الشبكة الضوئية" التي تلتقط الذرات المختلفة وتضعها في مكانها. في نقاط ثابتة ودورية في الفضاء.
في مقال نشر في مجلة Physical Review A، يصف فريق البحث كيف اكتشفوا الظروف الدقيقة التي يمكن في ظلها تركيز "سحابة" من ذرات شديدة البرودة من نوعين (مثل الروبيديوم والصوديوم، أو شكلين وثيقي الصلة بالروبيديوم). بشكل مستقل إلى حالة يتم فيها الحصول على بنية بلورية للذرات المختلفة، أي سلسلة يظهر فيها النوعان المختلفان من الذرات بالتناوب بطريقة دورية، بينما تحافظ "السحابة" بأكملها على الخصائص عديمة الاحتكاك للسائل الفائق الذي يتكون من مكثف بوز-آينشتاين (BEC).
من الصعب أن نتصور في أذهاننا، من الناحية اليومية، حتى هذا الموقف - فالصور المعروضة تصف التصور الفني له - لكن الفريق حدد توقيعات تجريبية مميزة وواضحة (صور السحابة بشكل أساسي)، والتي يمكن أن يؤكد الوجود المتزامن للخاصيتين اللتين لا غنى عنهما.
تعتبر المادة الصلبة الفائقة مثالاً على اتجاه آخر للبحث في الفيزياء الذرية شديدة البرودة - تصميم وتحضير مواد "كمية" ذات خصائص أساسية لم يسبق رؤيتها في المواد الموجودة.
تعليقات 11
إيال:
لم يحاول رون حتى فهم ذلك.
لقد كتب الأشياء التي يثيرها لأن هذا هو الشيء الوحيد الذي يعرف كيف يفعله.
رون ،
لماذا أنت محرج؟ تشير مقارنتك إلى أشياء تتعلق بمجال الكم - على سبيل المثال مادة قطة شرودنغر.
بشكل عام، الأمر يتعلق بخلط الخصائص التي نعتبرها يوميًا غير قابلة للخلط، ووفقًا لما أفهمه، طالما أن المادة المذكورة أعلاه في حالة سكون، فيمكن تعريفها على أنها مادة صلبة نظرًا لأن الذرات الموجودة فيها ثابتة في مكانها (وحتى بترتيب دوري، وهو ما يميز البلورة=>الصلبة). وبمجرد أن يتلقى جسم مكون من هذه المادة تسارعًا (خطيًا أو زاويًا)، فإنه يتصرف مثل السائل الفائق، أي السائل الذي تنزلق ذراته فوق بعضها البعض دون فقدان الطاقة - دون احتكاك (في الوضع الطبيعي). السائل تنزلق الذرات فوق بعضها البعض بالاحتكاك وبالتالي تتبادل الأماكن بشكل أساسي طوال الوقت).
على الأقل هذا ما أفهمه.
بولونيز:
فيما يتعلق بحيرتك - أنت على حق، ولكن المقال على حق أيضًا.
يمكنك رؤية الاتصال إذا نظرت إلى الرابط التالي http://en.wikipedia.org/wiki/Boson
وابحث أيضًا عن سلسلة بوز-آينشتاين
اعتقدت أن "البوزونات" كانت نوعًا من الحالة الكمومية (المتعلقة بدوران الجسيم) أم أنني أشعر بالارتباك وأن البوزون هو أيضًا نوع من الجسيمات؟
علاوة على ذلك، في أي درجة حرارة يتم استيفاء الشروط؟
إلى خشب البتولا - لست متأكدًا من أنه لن يكون هناك احتكاك على قشرة المادة الصلبة الفائقة، وفقًا للمقال فإنه يتحدث عما يحدث داخل المادة الصلبة. ربما يكون الاحتكاك في الغلاف غير محسوس حقًا ...
هل تحصل على شيء يشبه الموصل الفائق فقط ولا علاقة له بالكهرباء؟
أو أن العنوان غريب
البتولا،
في الواقع، على افتراض أنها ستكون قادرة على الإنتاج بكمية كافية وستكون لها خصائص ميكانيكية قابلة للاستخدام (إلى جانب الاحتكاك الصفري).
مهلًا، إذا وضعنا جسمًا (صلبًا) على سطح شديد الصلابة بمنحدر صغير جدًا، فسوف ينزلق لأنه لا يوجد احتكاك؟ مثل الماء (أو سائل آخر) أقوى فقط حتى لا يغرق الجسم؟
لو كان أينشتاين هنا لكان بالتأكيد قد أطلق على هذا المقال: مقال خادع،،
وأما الازدراء المصاحب لاسمه فكان يبتسم.
ومن المحتمل أنه كان سيظل منفتح الذهن ولو لتدريب عقله على التفكير في معجزة الإنجاز الكمومية التي لا يمكن تصورها، والتي تتكثف وتسيل أمام عينيه.
كان أو لم يكن كان أو لم يكن ;)
بداية، شكرًا لك - فهذه المقالات تفتح لنا أبوابًا لموضوعات لم يكن من الممكن أن نواجهها أبدًا.
ومن غير المستغرب أنني لم أفهم حقًا أي شيء باستثناء المفاهيم. الصلبة + على.
ومن خلال المقال يمكنك الحصول على شعور مضلل كما لو أنه لا يوجد احتكاك داخل سحابة الغاز.
ويسعدني أن هناك آخرين يفهمون ويتعاملون مع مثل هذه الأمور، ويؤسفني أن آفاقي ليست واسعة بما يكفي للتعامل مع مثل هذا المقال.
بكل الوسائل، حظا سعيدا.
تحيات أصدقاء،
عامي بشار
هناك أماكن خاصة للأشخاص الذين يعتقدون أن شيئًا ما يمكن أن يكون سائلًا وصلبًا في نفس الوقت. إنه أمر مثير للسخرية تمامًا مثل القول بأن شيئًا ما يمكن أن يوجد وغير موجود في نفس الوقت.
لم يكن لطيفا ولكن لم أفهم كلمة واحدة
أنا بالكاد أفهم كل السائل في هذا ...
باختصار ماذا خرجنا من هذا الأمر؟