Physiker haben den ersten zweidimensionalen Superfestkörper der Geschichte geschaffen – eine bizarre Materiephase, die sich gleichzeitig als Festkörper und als Flüssigkeit verhält.
Superfeste Körper sind Materialien, deren Atome in einer regelmäßigen periodischen Kristallstruktur organisiert sind, aber gleichzeitig in der Lage sind, für immer zu fließen, ohne kinetische Energie zu verlieren. Trotz ihrer interessanten Eigenschaften, die auf den ersten Blick gegen viele bekannte Gesetze verstoßen, haben Physiker sie schon vor langer Zeit theoretisch vorhergesagt – sie tauchten erstmals 1957 als Annahmen in den Arbeiten des Physikers Eugene Gross auf.
Jetzt haben Physiker mithilfe von Lasern und unterkühlten Gasen endlich einen Superfestkörper in eine zweidimensionale Struktur verwandelt, wodurch Wissenschaftler die tiefere Physik hinter den mysteriösen Eigenschaften der seltsamen Phase der Materie aufdecken können. Von besonderem Interesse für die Forscher ist, wie sich ihre zweidimensionalen superfesten Körper verhalten werden, wenn sie sich im Kreis drehen, und welche winzigen Wirbel in ihrem Inneren entstehen. Die magnetische Wechselwirkung bewirkt, dass sich die Atome im Tröpfchen selbst organisieren und sich in einer regelmäßigen Reihenfolge anordnen. Diese einzigartige Konfiguration ermöglicht es Ihnen, trotz des Vorhandenseins von Suprafluidität Effekte wie einen reibungslosen Fluss zu erzeugen.
Dies öffnet die Tür zu einigen wirklich seltsamen Quanteneffekten. Eine der Schlüsselregeln des Quantenverhaltens, die Heisenbergsche Unbestimmtheitsrelation, besagt, dass es unmöglich ist, sowohl die Position eines Teilchens als auch seinen Impuls mit absoluter Präzision zu kennen. Da sich die Atome des Bose-Einstein-Kondensats nun jedoch nicht mehr bewegen, ist ihr gesamter Impuls bekannt. Dadurch werden die Positionen der Atome so unsicher, dass die Plätze, die sie einnehmen könnten, flächenmäßig größer werden als der Raum zwischen den Atomen selbst.
Physiker wollen nun mit ihrem 2D-Supersolid-System alle Eigenschaften untersuchen, die sich aus dem Vorhandensein dieser zusätzlichen Dimension ergeben. So wollen sie beispielsweise die Wirbel untersuchen, die entstehen und zwischen den Tröpfchen des Arrays stecken bleiben, zumal diese Wirbel aus rotierenden Atomen zumindest theoretisch endlos spiralförmig verlaufen können.
Es bringt die Forscher auch einen Schritt näher an die dreidimensionalen, superharten Körper, die von frühen Theorien wie der Gross-Theorie vorhergesagt wurden, und sogar an die „fremderen“ Eigenschaften, die sie haben könnten.
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