ພວກເຮົາຈະເຄີຍຮູ້ທຸກສະຖານະຂອງບັນຫາບໍ? ແທນທີ່ຈະສາມ, ຫ້າຮ້ອຍ

ໃນປີກາຍນີ້, ສື່ມວນຊົນໄດ້ເຜີຍແຜ່ຂໍ້ມູນຂ່າວສານວ່າ "ຮູບແບບຂອງບັນຫາໄດ້ເກີດຂື້ນ," ເຊິ່ງອາດຈະເອີ້ນວ່າ superhard ຫຼື, ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ສະດວກກວ່າ, ເຖິງແມ່ນວ່າໂປໂລຍຫນ້ອຍ, superhard. ມາຈາກຫ້ອງທົດລອງຂອງນັກວິທະຍາສາດທີ່ສະຖາບັນເທັກໂນໂລຍີ Massachusetts, ມັນແມ່ນປະເພດຂອງການຂັດກັນທີ່ປະສົມປະສານຄຸນສົມບັດຂອງທາດແຂງແລະ superfluids - i.e. ທາດແຫຼວທີ່ມີ viscosity ສູນ.

ກ່ອນໜ້ານີ້ ນັກຟິຊິກສາດໄດ້ທຳນາຍການມີຢູ່ຂອງ supernatant, ແຕ່ມາເຖິງຕອນນັ້ນ ບໍ່ມີຫຍັງຄ້າຍຄືກັນຢູ່ໃນຫ້ອງທົດລອງ. ຜົນຂອງການສຶກສາໂດຍນັກວິທະຍາສາດທີ່ສະຖາບັນເທັກໂນໂລຍີລັດ Massachusetts ໄດ້ຖືກຕີພິມໃນວາລະສານ Nature.

"ສານທີ່ປະສົມປະສານ superfluidity ແລະຄຸນສົມບັດແຂງ defies ທົ່ວໄປ," Wolfgang Ketterle ຫົວຫນ້າທີມ, ອາຈານຂອງຟີຊິກຂອງ MIT ແລະຜູ້ຊະນະລາງວັນໂນແບລ 2001, ຂຽນໃນເຈ້ຍ.

ເພື່ອເຮັດໃຫ້ຄວາມຮູ້ສຶກຂອງຮູບແບບທີ່ກົງກັນຂ້າມນີ້, ທີມງານຂອງ Ketterle ໄດ້ຈັດການການເຄື່ອນໄຫວຂອງອະຕອມຢູ່ໃນສະພາບ supersolid ໃນຮູບແບບທີ່ແປກປະຫຼາດອື່ນທີ່ເອີ້ນວ່າ condensate Bose-Einstein (BEC). Kettele ແມ່ນຫນຶ່ງໃນບັນດາຜູ້ຄົ້ນພົບ BEC, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ລາວໄດ້ຮັບລາງວັນໂນແບລດ້ານຟີຊິກ.

"ສິ່ງທ້າທາຍແມ່ນການເພີ່ມບາງສິ່ງບາງຢ່າງເຂົ້າໄປໃນ condensate ທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ມັນພັດທະນາໄປສູ່ຮູບແບບທີ່ຢູ່ນອກ 'ກັບດັກປະລໍາມະນູ' ແລະໄດ້ຮັບຄຸນລັກສະນະຂອງແຂງ, "Ketterle ອະທິບາຍ.

ທີມວິໄຈໄດ້ໃຊ້ແສງເລເຊີຢູ່ໃນຫ້ອງສູນຍາກາດທີ່ສູງທີ່ສຸດເພື່ອຄວບຄຸມການເຄື່ອນໄຫວຂອງອະຕອມໃນ condensate. ຊຸດ lasers ຕົ້ນສະບັບໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອປ່ຽນເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງປະລໍາມະນູ BEC ເຂົ້າໄປໃນໄລຍະ spin ຫຼື quantum ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ສອງປະເພດຂອງ BECs ໄດ້ຖືກສ້າງຂື້ນ. ການຖ່າຍທອດອະຕອມລະຫວ່າງສອງ condensates ດ້ວຍການຊ່ວຍເຫຼືອຂອງ beams laser ເພີ່ມເຕີມເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງ spin.

ທ່ານ Ketterle ກ່າວວ່າ "ເລເຊີເພີ່ມເຕີມໄດ້ໃຫ້ອະຕອມດ້ວຍການເພີ່ມພະລັງງານເພີ່ມເຕີມສໍາລັບການເຊື່ອມວົງໂຄຈອນ," Ketterle ເວົ້າ. ສານທີ່ເປັນຜົນ, ອີງຕາມການຄາດຄະເນຂອງນັກຟິສິກ, ຄວນຈະເປັນ "superhard", ເນື່ອງຈາກວ່າ condensates ກັບປະລໍາມະນູ conjugated ໃນວົງໂຄຈອນ spin ຈະມີລັກສະນະໂດຍ spontaneous "ໂມດູນຄວາມຫນາແຫນ້ນ". ໃນຄໍາສັບຕ່າງໆອື່ນໆ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງວັດຖຸຈະຢຸດເຊົາຄົງທີ່. ແທນທີ່ຈະ, ມັນຈະມີຮູບແບບໄລຍະຄ້າຍຄືກັນກັບກ້ອນແຂງ.

ການຄົ້ນຄວ້າຕື່ມອີກກ່ຽວກັບວັດສະດຸ superhard ອາດຈະເຮັດໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈດີຂຶ້ນກ່ຽວກັບຄຸນສົມບັດຂອງ superfluids ແລະ superconductors, ເຊິ່ງຈະມີຄວາມສໍາຄັນສໍາລັບການຖ່າຍທອດພະລັງງານທີ່ມີປະສິດທິພາບ. Superhards ອາດຈະເປັນກຸນແຈໃນການພັດທະນາແມ່ເຫຼັກ superconducting ແລະເຊັນເຊີທີ່ດີກວ່າ.

ບໍ່ແມ່ນລັດຂອງການລວບລວມ, ແຕ່ໄລຍະ

ລັດ superhard ເປັນສານບໍ? ຄໍາຕອບທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍຟີຊິກທີ່ທັນສະໄຫມແມ່ນບໍ່ງ່າຍດາຍ. ພວກເຮົາຈື່ຈາກໂຮງຮຽນວ່າສະພາບທາງດ້ານຮ່າງກາຍຂອງສານແມ່ນຮູບແບບຕົ້ນຕໍທີ່ສານຕັ້ງຢູ່ແລະກໍານົດຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບພື້ນຖານຂອງມັນ. ຄຸນສົມບັດຂອງສານແມ່ນກຳນົດໂດຍການຈັດ ແລະ ພຶດຕິກຳຂອງໂມເລກຸນອົງປະກອບຂອງມັນ. ການຈັດແບ່ງແບບດັ້ງເດີມຂອງລັດຂອງວັດຖຸໃນສະຕະວັດທີ XNUMX ແຍກແຍະສາມລັດຄື: ແຂງ (ແຂງ), ແຫຼວ (ຂອງແຫຼວ) ແລະອາຍແກັສ (ອາຍແກັສ).

ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ໃນປະຈຸບັນ, ໄລຍະຂອງເລື່ອງເບິ່ງຄືວ່າເປັນຄໍານິຍາມທີ່ຖືກຕ້ອງກວ່າຂອງຮູບແບບການມີຢູ່ຂອງເລື່ອງ. ຄຸນສົມບັດຂອງອົງການຈັດຕັ້ງຢູ່ໃນແຕ່ລະລັດແມ່ນຂຶ້ນກັບການຈັດລຽງຂອງໂມເລກຸນ (ຫຼືອະຕອມ) ທີ່ອົງການຈັດຕັ້ງເຫຼົ່ານີ້ປະກອບດ້ວຍ. ຈາກຈຸດນີ້, ການແບ່ງຕົວເກົ່າເຂົ້າໄປໃນລັດຂອງການລວບລວມແມ່ນເປັນຄວາມຈິງພຽງແຕ່ສໍາລັບບາງສານ, ນັບຕັ້ງແຕ່ການຄົ້ນຄວ້າວິທະຍາສາດໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າສິ່ງທີ່ຜ່ານມາຖືວ່າເປັນລັດດຽວຂອງການລວບລວມຕົວຈິງສາມາດແບ່ງອອກເປັນຫຼາຍໄລຍະຂອງສານທີ່ມີລັກສະນະແຕກຕ່າງກັນ. ການຕັ້ງຄ່າອະນຸພາກ. ມີເຖິງແມ່ນວ່າສະຖານະການໃນເວລາທີ່ໂມເລກຸນຢູ່ໃນຮ່າງກາຍດຽວກັນສາມາດຈັດລຽງແຕກຕ່າງກັນໃນເວລາດຽວກັນ.

ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ມັນໄດ້ຫັນອອກວ່າລັດແຂງແລະສະພາບຄ່ອງສາມາດຖືກຮັບຮູ້ໃນຫຼາຍວິທີ. ຈໍານວນຂອງໄລຍະຂອງສານໃນລະບົບແລະຈໍານວນຂອງຕົວແປທີ່ເຂັ້ມຂຸ້ນ (ຕົວຢ່າງ, ຄວາມກົດດັນ, ອຸນຫະພູມ) ທີ່ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ໂດຍບໍ່ມີການປ່ຽນແປງທາງດ້ານຄຸນນະພາບໃນລະບົບໄດ້ຖືກອະທິບາຍໂດຍຫຼັກການໄລຍະ Gibbs.

ການປ່ຽນແປງໃນໄລຍະຂອງສານອາດຈະຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການສະຫນອງຫຼືການຮັບພະລັງງານ - ຫຼັງຈາກນັ້ນຈໍານວນຂອງພະລັງງານທີ່ໄຫຼອອກຈະເປັນອັດຕາສ່ວນກັບມະຫາຊົນຂອງສານທີ່ມີການປ່ຽນແປງໄລຍະ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ບາງໄລຍະການຫັນປ່ຽນເກີດຂຶ້ນໂດຍບໍ່ມີການປ້ອນຂໍ້ມູນພະລັງງານຫຼືຜົນຜະລິດ. ພວກເຮົາສະຫຼຸບກ່ຽວກັບການປ່ຽນແປງໄລຍະບົນພື້ນຖານຂອງການປ່ຽນແປງຂັ້ນຕອນໃນບາງປະລິມານທີ່ອະທິບາຍຮ່າງກາຍນີ້.

ໃນການຈັດປະເພດຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດທີ່ຈັດພີມມາເຖິງປະຈຸບັນ, ມີປະມານຫ້າຮ້ອຍລັດລວມ. ສານຫຼາຍຊະນິດ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນທາດປະສົມຂອງທາດປະສົມເຄມີທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ສາມາດມີຢູ່ພ້ອມກັນໃນສອງໄລຍະຫຼືຫຼາຍກວ່ານັ້ນ.

ຟີຊິກທີ່ທັນສະໄຫມມັກຈະຍອມຮັບສອງໄລຍະ - ສະພາບຄ່ອງແລະແຂງ, ໂດຍໄລຍະອາຍແກັສແມ່ນຫນຶ່ງໃນກໍລະນີຂອງໄລຍະຂອງແຫຼວ. ອັນສຸດທ້າຍປະກອບມີ plasma ປະເພດຕ່າງໆ, ໄລຍະກະແສກະແສໄຟຟ້າທີ່ໄດ້ກ່າວມາແລ້ວ, ແລະສະຖານະການອື່ນໆຈໍານວນຫນຶ່ງ. ໄລຍະແຂງແມ່ນເປັນຕົວແທນໂດຍຮູບແບບ crystalline ຕ່າງໆ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບຮູບແບບ amorphous.

Topological zawiya

ບົດລາຍງານຂອງ "ລັດລວມ" ໃຫມ່ຫຼືໄລຍະທີ່ຍາກທີ່ຈະກໍານົດຂອງວັດສະດຸແມ່ນເປັນ repertoire ຄົງທີ່ຂອງຂ່າວວິທະຍາສາດໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້. ໃນເວລາດຽວກັນ, ການມອບຫມາຍການຄົ້ນພົບໃຫມ່ໃຫ້ກັບຫນຶ່ງໃນປະເພດບໍ່ແມ່ນເລື່ອງງ່າຍສະເຫມີ. ສານ supersolid ທີ່ອະທິບາຍໄວ້ກ່ອນຫນ້ານີ້ອາດຈະເປັນໄລຍະແຂງ, ແຕ່ບາງທີນັກຟິສິກມີຄວາມຄິດເຫັນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ສອງສາມປີກ່ອນຢູ່ໃນຫ້ອງທົດລອງຂອງມະຫາວິທະຍາໄລ

ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ໃນ Colorado, dropleton ໄດ້ຖືກສ້າງຂຶ້ນຈາກອະນຸພາກຂອງ gallium arsenide - ບາງສິ່ງບາງຢ່າງຂອງແຫຼວ, ບາງສິ່ງບາງຢ່າງແຂງ. ໃນປີ 2015, ທີມນັກວິທະຍາສາດສາກົນທີ່ນຳພາໂດຍນັກເຄມີສາດ Cosmas Prasides ທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Tohoku ໃນປະເທດຍີ່ປຸ່ນ ໄດ້ປະກາດການຄົ້ນພົບສະຖານະໃໝ່ຂອງສານທີ່ປະສົມປະສານຄຸນສົມບັດຂອງ insulator, superconductor, metal, and magnet, ເອີ້ນວ່າໂລຫະ Jahn-Teller.

ຍັງມີລັດລວມ "ປະສົມ" ແບບທຳມະດາ. ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ, ແກ້ວບໍ່ມີໂຄງສ້າງຜລຶກແລະດັ່ງນັ້ນບາງຄັ້ງຖືກຈັດປະເພດເປັນຂອງແຫຼວ "supercooled". ນອກຈາກນັ້ນ - ໄປເຊຍກັນຂອງແຫຼວທີ່ໃຊ້ໃນບາງຈໍສະແດງຜົນ; putty - silicone polymer, ພາດສະຕິກ, elastic ຫຼືແມ້ກະທັ້ງ brittle, ຂຶ້ນກັບອັດຕາການຜິດປົກກະຕິ; super-sticky, ທາດແຫຼວທີ່ໄຫຼດ້ວຍຕົນເອງ (ເມື່ອເລີ່ມຕົ້ນ, ການລົ້ນຈະສືບຕໍ່ຈົນກ່ວາການສະຫນອງຂອງແຫຼວໃນແກ້ວດ້ານເທິງຈະຫມົດ); Nitinol, ໂລຫະປະສົມຄວາມຊົງຈຳທີ່ມີຮູບຮ່າງຂອງ nickel-titanium, ຈະຕັ້ງຊື່ອອກໃນອາກາດອົບອຸ່ນ ຫຼືຂອງແຫຼວເມື່ອງໍ.

ການຈັດປະເພດກາຍເປັນຫຼາຍແລະສັບສົນຫຼາຍ. ເຕັກໂນໂລຢີທີ່ທັນສະ ໄໝ ລົບເຂດແດນລະຫວ່າງລັດຂອງສານ. ການຄົ້ນພົບໃຫມ່ກໍາລັງຖືກເຮັດ. ຜູ້ຊະນະລາງວັນໂນແບລ 2016 - David J. Thouless, F. Duncan, M. Haldane ແລະ J. Michael Kosterlitz - ເຊື່ອມຕໍ່ສອງໂລກ: ວັດຖຸ, ເຊິ່ງເປັນວິຊາຟີຊິກ, ແລະ topology, ເຊິ່ງເປັນສາຂາຂອງຄະນິດສາດ. ພວກເຂົາເຈົ້າຮັບຮູ້ວ່າມີການຫັນປ່ຽນໄລຍະທີ່ບໍ່ແມ່ນແບບດັ້ງເດີມທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມບົກຜ່ອງດ້ານ topological ແລະໄລຍະທີ່ບໍ່ແມ່ນແບບດັ້ງເດີມຂອງເລື່ອງ - topological phases . ອັນນີ້ເຮັດໃຫ້ວຽກງານທົດລອງ ແລະທິດສະດີຖືກທຳລາຍ. ຫິມະເຈື່ອນນີ້ຍັງໄຫຼລົງມາດ້ວຍຄວາມໄວທີ່ໄວຫຼາຍ.

ບາງຄົນເຫັນວັດສະດຸ XNUMXD ອີກເທື່ອ ໜຶ່ງ ເປັນສະພາບທີ່ເປັນເອກະລັກສະເພາະ. ພວກເຮົາໄດ້ຮູ້ຈັກປະເພດຂອງ nanonetwork ນີ້ - phosphate, stanene, borophene, ຫຼື, ສຸດທ້າຍ, graphene ທີ່ນິຍົມ - ສໍາລັບເວລາຫຼາຍປີ. ຜູ້ຊະນະລາງວັນໂນແບລທີ່ໄດ້ກ່າວມາຂ້າງເທິງໄດ້ມີສ່ວນຮ່ວມ, ໂດຍສະເພາະ, ໃນການວິເຄາະ topological ຂອງວັດສະດຸຊັ້ນດຽວເຫຼົ່ານີ້.

ວິ​ທະ​ຍາ​ສາດ​ທີ່​ເກົ່າ​ແກ່​ຂອງ​ລັດ​ຂອງ​ສະ​ພາບ​ແລະ​ໄລ​ຍະ​ຂອງ​ບັນ​ຫາ​ເບິ່ງ​ຄື​ວ່າ​ໄດ້​ມາ​ເປັນ​ທາງ​ຍາວ​. ໄກເກີນກວ່າສິ່ງທີ່ພວກເຮົາຍັງຈື່ໄດ້ຈາກບົດຮຽນຟີຊິກ.