固體可以通過(guò)加熱融化，但在量子世界中，也可以反過(guò)來(lái)： 在一項(xiàng)聯(lián)合行動(dòng)中，由奧地利因斯布魯克的弗朗西斯卡-費(fèi)拉伊諾領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)小組和丹麥奧胡斯的托馬斯-波爾領(lǐng)導(dǎo)的理論小組在《自然-通訊》上展示了量子液體如何通過(guò)加熱形成超固態(tài)結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)家們首次獲得了有限溫度下超固體的相圖。

當(dāng)量子液體被加熱時(shí)，可以出現(xiàn)結(jié)晶結(jié)構(gòu)。研究人員發(fā)現(xiàn)，加熱量子液體可以形成超固態(tài)結(jié)構(gòu)，它同時(shí)表現(xiàn)出固體和超流體的特性。這個(gè)國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了第一個(gè)相圖，揭示了超固態(tài)的形成與溫度的關(guān)系。資料來(lái)源：奧胡斯大學(xué)

超固體是一個(gè)相對(duì)較新和令人興奮的研究領(lǐng)域。它們同時(shí)表現(xiàn)出固體和超流體的特性。2019年，三個(gè)研究小組首次在超冷量子氣體中毫無(wú)疑問(wèn)地證明了這種狀態(tài)，其中包括來(lái)自因斯布魯克大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理系和因斯布魯克奧地利科學(xué)院量子光學(xué)和量子信息研究所的弗朗西斯卡-費(fèi)拉諾領(lǐng)導(dǎo)的研究小組。

2021年，弗蘭西斯卡-費(fèi)拉諾的團(tuán)隊(duì)詳細(xì)研究了鏑原子雙極氣體中超固體狀態(tài)的生命周期。他們觀察到了一些意想不到的東西。

Francesca Ferlaino團(tuán)隊(duì)的Claudia Politi回憶說(shuō)："我們的研究數(shù)據(jù)表明，溫度的增加促進(jìn)了超固態(tài)結(jié)構(gòu)的形成。這種令人驚訝的行為是對(duì)理論的一個(gè)重要推動(dòng)，因?yàn)橹暗睦碚摵苌訇P(guān)注這種情況下的熱波動(dòng)。"

因斯布魯克的科學(xué)家們與托馬斯-波爾領(lǐng)導(dǎo)的丹麥理論小組聯(lián)合起來(lái)，探索熱波動(dòng)的影響。他們開(kāi)發(fā)并在《自然通訊》上發(fā)表了一個(gè)理論模型，可以解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并強(qiáng)調(diào)了加熱量子液體可以導(dǎo)致量子晶體的形成這一論點(diǎn)。理論模型顯示，隨著溫度的升高，這些結(jié)構(gòu)可以更容易形成。

Francesca Ferlaino高興地說(shuō)："有了新的模型，我們現(xiàn)在第一次有了一個(gè)相圖，顯示了超固態(tài)的形成與溫度的關(guān)系。這種令人驚訝的行為與我們的日常觀察相矛盾，它是由鏑的強(qiáng)磁性原子的偶極-偶極相互作用的各向異性引起的。"

這項(xiàng)研究是朝著更好地理解物質(zhì)的超固態(tài)邁出的重要一步，由奧地利科學(xué)基金FWF、歐洲研究理事會(huì)ERC和歐盟等機(jī)構(gòu)資助。