Η θεωρητική έρευνα σχετικά με τις υπερστερεές ως κατάσταση ύλης συνεχίζεται εδώ και δεκαετίες από τότε που οι επιστήμονες τις εξέτασαν για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1970
Οι επιστήμονες έχουν επιτύχει τον αρχικό τους στόχο να μετατρέψουν το φως σε ένα υπερστερεό υλικό που ενώνει τα χαρακτηριστικά στερεού σταδίου με εκείνα των υπερρευστών. Η ανακάλυψη δημιουργεί μονοπάτια προς τη μελέτη ασυνήθιστων κβαντικών φυσικών καταστάσεων της ύλης, ενώ έχει μεγάλες επιπτώσεις στην τεχνολογική ανάπτυξη
Αυτή η κατάσταση της ύλης που συμπεριφέρεται σαν στερεό και υγρό ταυτόχρονα
Η μορφή της ύλης που είναι γνωστή ως υπερστερεό συμπεριφέρεται ως στερεό και ταυτόχρονα παρουσιάζει τις ιδιότητες ενός υπερρευστού. Παρά τη διατήρηση της άκαμπτης διάταξής της, το υλικό επιδεικνύει ομαλή ροή, ενώ παραμένει χωρίς τριβή. Η θεωρητική έρευνα σχετικά με τις υπερστερεές ως κατάσταση ύλης συνεχίζεται εδώ και δεκαετίες από τότε που οι επιστήμονες τις εξέτασαν για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1970. Μέσα από ακριβείς συνθήκες, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα υλικά μπορούν να αναπτύξουν συνδυασμένες ιδιότητες στερεού και υπερρευστού για να δημιουργήσουν μια απόλυτη φυσική ανωμαλία.
Η ανακάλυψη δείχνει πώς συγκεκριμένα υλικά γίνονται εύπλαστα όταν εκτίθενται σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, επειδή μεταβαίνουν σε κατάσταση χωρίς ιξώδες. Οι διπλές ιδιότητες της ακαμψίας σε συνδυασμό με τη ρευστότητα δημιουργούν μια εξαιρετική φάση που ονομάζεται υπερστερεό στην ύλη. Τα παραδοσιακά υλικά έχουν δύο ξεχωριστές καταστάσεις επειδή τα στερεά διατηρούν το σχήμα τους, αλλά τα υγρά έχουν ελεύθερη κίνηση. Τα υπερστερεά επιδεικνύουν συμπεριφορά πέρα από τους κανονικούς ορισμούς υγρού-στερεού επειδή παρουσιάζουν χαρακτηριστικά και των δύο καταστάσεων.
Μέσω των υπερστερεών φαινομένων, η μελέτη της κβαντικής μηχανικής καθίσταται δυνατή σε σημαντικές κλίμακες. Η έρευνα παρουσιάζει την υπερστερεή συμπεριφορά ως βασικό κλειδί για την κατανόηση των θεμελιωδών ιδιοτήτων της ύλης και των δυνάμεων που την κυβερνούν.
Πώς οι επιστήμονες μετέτρεψαν το φως σε υπερστερεό – το πείραμα που αλλάζει τα πάντα
Επιστήμονες από το Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας (CNR) της Ιταλίας έφτασαν σε μια σημαντική επιστημονική ανακάλυψη μέσω της πρόσφατης εργαστηριακής εργασίας τους. Υπό την καθοδήγηση του Δημήτρη Τρυπογεώργου και του Daniele Sanvitto, οι ερευνητές παρήγαγαν ένα υπερστερεό εφαρμόζοντας φως λέιζερ. Οι ιδιότητες του φωτός λέιζερ έλαβαν λεπτομερή έλεγχο,ο οποίος επέτρεψε την εμφάνιση ενός δυναμικού, δομημένου υλικού με ρευστή φύση.
Οι επιστήμονες κατάφεραν να ελέγξουν το φως για να δημιουργήσουν διατεταγμένα μοτίβα σε όλο το διάστημα, παρόλο που το φως παρέμεινε ρευστό παρά αυτές τις ρυθμίσεις. Το Supersolid παρουσιάζει έναν μοναδικό συνδυασμό δύο ξεχωριστών χαρακτηριστικών που οι επιστήμονες βρίσκουν αξιοσημείωτα στην ανακάλυψή τους. Τα πολαριτόνια χρησίμευσαν ως θεμέλιο, δεδομένου ότι αυτά τα υβριδικά σωματίδια φωτεινής ύλης αναδύονται μέσω ισχυρού φωτισμού περιορισμένης ύλης.
Οι επιστήμονες δημιούργησαν μια υπερστερεά κατάσταση προσαρμόζοντας τις ακριβείς αλληλεπιδράσεις των πολαριτονίων με ακρίβεια. Ένας επιτυχημένος μετασχηματισμός του φωτός σε ένα υπερστερεό αντιπροσωπεύει την πρώτη περίπτωση μετατροπής της μη παραδοσιακής ύλης σε αυτή την κατάσταση. Τα επιτυχημένα πειραματικά αποτελέσματα επικυρώνουν θεωρητικές υπερστερεές προβλέψεις προσφέροντας παράλληλα μια πραγματική προσέγγιση στη δημιουργία τους.
Γιατί αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να αλλάξει τη μελλοντική τεχνολογία
Οι επιστήμονες δημιούργησαν υπερστερεά υλικά με βάση το φως που επεκτείνουν την επιστημονική αξία του παρελθόντος, καθώς μεταβάλλουν διάφορους τομείς της κβαντικής φυσικής. Τα υπερστερεά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη κβαντικών φαινομένων επειδή υποστηρίζουν την έρευνα που περιλαμβάνει συμπυκνώματα Bose-Einstein και υπερρευστότητα. Οι μελέτες αυτών των καταστάσεων έχουν θεμελιώδη σημασία για την κατανόηση των αρχών της κβαντικής μηχανικής, επειδή καθιερώνουν τη βασική έρευνα για τις επερχόμενες επιστημονικές εξελίξεις.
Η κατανόησή μας για αυτές τις καταστάσεις της ύλης μας επιτρέπει να προωθήσουμε την κβαντική υπολογιστική, την επιστήμη των υλικών και τη θεμελιώδη έρευνα της φυσικής για το χώρο και το χρόνο. Τα υπερστερεά επιτρέπουν στους ερευνητές να αναπτύξουν σταθερά κβαντικά bits (qubits), δεδομένου ότι παρέχουν ένα νέο μέσο για τον έλεγχο του χειρισμού κβαντικής κατάστασης σε εφαρμογές κβαντικών υπολογιστών.
Η ανακάλυψη ανοίγει τις πόρτες για την ανάπτυξη ακριβών εργαλείων μέτρησης και τεχνολογιών ανίχνευσης ακριβείας για ερευνητικούς σκοπούς. Τα υπερστερεά διαθέτουν μοναδικά χαρακτηριστικά που τα καθιστούν κατάλληλα για την ανάπτυξη εξαιρετικά ευαίσθητων οργάνων λόγω της ικανότητάς τους να ανταποκρίνονται σε μικροσκοπικά εξωτερικά ερεθίσματα. Η ανακάλυψη θα καταστεί απαραίτητη για τους επιστήμονες που εργάζονται στην αστροφυσική, τη νανοτεχνολογία και παρόμοιους τομείς για τη μέτρηση φαινομένων που επί του παρόντος παραμένουν απρόσιτα.
