Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Onderzoeksvraag:Wat is een supersolide?

Supersolide is een toestand van materie waarin een materiaal zowel vaste als supervloeibare eigenschappen vertoont.

* In een vaste stof zitten de atomen op hun plaats en trillen ze rond hun evenwichtsposities.

* In een supervloeistof zijn de atomen niet op hun plaats gefixeerd en kunnen ze zonder enige weerstand stromen.

Een supervaste stof is een vaste stof die ook supervloeibare eigenschappen vertoont, wat betekent dat hij een stijfheid heeft die niet nul is, maar ook de stroom van materie ondersteunt zonder dissipatie of wrijving.

Supervloeibaarheid in vaste stoffen werd theoretisch voorspeld in 1969 door Anthony Leggett, die suggereerde dat deze nieuwe fase zou kunnen optreden in kristallen met sterke atomaire interacties, waarbij kwantumfluctuaties kunnen leiden tot delokalisatie van sommige atomen en de vorming van een superfluïde component.

De experimentele observatie van supersoliditeit bleef tientallen jaren ongrijpbaar, en het bestaan ​​ervan was controversieel.

In 2017 rapporteerde een team van onderzoekers aan de Universiteit van Californië, Berkeley, onder leiding van natuurkundige David Ceperley, de waarneming van supersoliditeit in een kristal van vast helium-4. De onderzoekers gebruikten een nieuwe experimentele techniek om de torsie-oscillaties van een helium-4-kristal te meten en ontdekten dat de stijfheid van het kristal afnam bij lage temperaturen, terwijl het vermogen om te stromen toenam. Dit gedrag komt overeen met de theoretische voorspellingen voor een supersolide.

De observatie van supersoliditeit in vast helium-4 heeft nieuwe wegen geopend voor onderzoek in de fysica van de gecondenseerde materie en de kwantummechanica. Er wordt verwacht dat supervaste stoffen een verscheidenheid aan interessante eigenschappen vertonen, zoals het vermogen om warmte en elektriciteit zonder enige weerstand te geleiden, en het vermogen om de materiestroom zonder enige wrijving te ondersteunen. Deze eigenschappen kunnen een breed scala aan toepassingen hebben, waaronder de ontwikkeling van nieuwe supergeleiders, supervloeistoffen en andere geavanceerde materialen.