Suprapevné látky (supersolids) představují nedávno potvrzenou formu kvantové hmoty. Tento pro nás velmi exotický stav hmoty je možné vytvořit uměle v ultrachladných dipolárních kvantových plynech.
Tým fyziků, který vedla Francesca Ferlainová z rakouské Universität Innsbruck, nedávno v souvislosti se suprapevnými látkami předvedl doposud neviděný znak supratekutosti (superfluidity), konkrétně existenci kvantových vírů (quantum vortices), které vznikají jako součást odpovědi systému na rotaci.
Na první pohled by se zdálo, že není možné, aby se nějaká hmota chovala jako pevná látka a zároveň jako suprakapalina. Kvantoví fyzici ale příliš neberou ohledy na každodenní zkušenost. Před více než 50 lety předpověděli, že kvantová mechanika připouští stav, v němž soubor navzájem nerozlišitelných částic může současně nabývat těchto dvou uvedených podob.
Jak žertuje Ferlainová, je to tak trochu jako speciální Schrödingerova kočka. S tím, že suprapevná látka není zároveň živá a mrtvá, ale pevná a suprakapalná.
Vzhledem ke krystalickému uspořádání je pevná povaha suprapevné látky poměrně zjevná a již byla přímo zobrazena. Její supratekuté vlastnosti jsou ale mnohem méně patrné. Některé z nich již fyzici zkoumali, ale přímý důkaz přítomnosti jednoho z klíčových znaků supratekutosti, čili kvantových vírů, doposud scházel.
Tým Ferlainové dosáhl zásadního průlomu a konečně pozoroval kvantové víry v rotující 2D suprapevné látce. Jde o významný posun ve studiu kvantových forem hmoty. Ferlainová s kolegy zkombinovali teoretické modely s pokročilými experimenty, díky čemuž vytvořili a úspěšně pozorovali dotyčné víry v dipolárních suprapevných látkách. Něco takového bylo až do dneška považováno za výjimečně obtížné.
##seznam_reklama##
Badatelé Universität Innsbruck ale byli pro takový úkol ti praví. Mají na svém kontě podobně významný průlom z roku 2021, kdy vytvořili první dlouhou dobu existující 2D suprapevnou látku v ultrachladném plynu tvořeném atomy erbia. Už to samo o sobě bylo nesmírně náročné.
Video: 16 Francesca Ferlaino: Quantum Simulation and New Quantum Phases
Literatura