A szuperszilárd anyag egy különleges és lenyűgöző halmazállapot, amely egyszerre viselkedik szilárdként és folyadékként. Ez a paradox jelenség, amelyet először több mint 60 évvel ezelőtt vetettek fel, sokáig inkább elméleti érdekességnek tűnt, semmint valós fizikai jelenségnek. A kutatók azonban most egy egészen szokatlan közeg, a fény segítségével mutatták be ezt az állapotot.
A szuperszilárdságot már 2007-ben sikerült kimutatni ultrahideg atomi rendszerekben, például nátriumban és rubídiumban. Egy nemzetközi kutatócsoport azonban most teljesen új megközelítést alkalmazott: szuperszilárd anyagot hoztak létre fényből származó részecskék, úgynevezett polaritonok segítségével. Ez az első alkalom, hogy maga a fény alakult át szilárd anyaggá.
A szuperszilárd anyagok egyedülálló módon ötvözik a szilárd testek rögzített szerkezetét a szuperfolyadékok súrlódásmentes áramlásával. Míg a hagyományos anyagokban az atomok egy merev rácsban helyezkednek el, a szuperszilárd testben a részecskék megtartják ezt a rendezett struktúrát, miközben akadálytalanul áramlanak benne. A fizikusok már az 1950-es évek óta próbálják megfejteni ezt a különleges állapotot. Évtizedeken át vizsgálták, hogy vajon az ultrahideg hélium-4 esetében előfordulhat-e a jelenség. 2004-ben úgy tűnt, hogy sikerült is kimutatni extrém nyomás alatt lévő héliumban, ám a későbbi kísérletek cáfolták az első lelkesítő eredményeket. A stabil szuperszilárd anyag keresése azonban nem állt meg ? és most végre áttörést sikerült elérni.
A legújabb kísérlet során a kutatók lézert irányítottak egy speciálisan strukturált gallium-arzenid rétegre, amely aprólékosan megmunkált gerincekkel ellátott félvezető anyag volt. Amikor a fény elérte ezeket a gerinceket, kölcsönhatásba lépett az anyaggal, és polaritonokat hozott létre ? olyan kvázi-részecskéket, amelyek részben fényből, részben anyagból állnak. Ezek a polaritonok kristályszerű mintázatba rendeződtek, miközben akadálytalanul áramlottak, ezzel igazolva a szuperszilárd állapot kialakulását.
A felfedezés nem csupán tudományos érdekesség, hanem komoly előrelépés az anyag egzotikus állapotainak megértésében. Míg az atomi szuperszilárd anyagok rendkívül alacsony hőmérsékletet igényelnek, a fényalapú szuperszilárdság már szobahőmérsékleten is tanulmányozható. A mostani felfedezésnek ráadásul gyakorlati jelentősége is akad, mivel új lehetőségeket nyithat meg a kvantumszámítástechnika és az ultrahatékony energiaszállítás területén. Jelenleg ezek a szuperszilárd anyagok kizárólag laboratóriumi körülmények között hozhatóak létre, de a lehetséges alkalmazásaik továbbra is izgalmas kutatási területet jelentenek a kvantumfizikában.
forrás: raketa.hu
