Foto made by ChatGPT
Po prvi put u historiji, naučnici su uspjeli pretvoriti svjetlost u tzv. supersolid – neobično kvantno stanje materije koje istovremeno pokazuje osobine i čvrste tvari i tekućine. Ovaj izvanredni eksperiment, opisan u radu objavljenom 5. marta u časopisu Nature, označava ogroman iskorak u fizici kondenzovane materije i otvara potpuno nova vrata za istraživanja na kvantnom nivou.
Supersolid je stanje u kojem se čestice uredno raspoređuju u kristalnu rešetku, poput obične čvrste tvari, ali se istovremeno kreću bez ikakvog otpora – kao tečnost bez viskoznosti. To znači da ova tvar može istovremeno zadržavati oblik i „teći“, što je po klasičnim zakonima fizike gotovo nezamislivo. Dok su ranije supersolidi pravili od atoma, ovo je prvi put da su naučnici spojili svjetlost i materiju u takvo stanje, koristeći tzv. polaritonske sisteme.
Kako je moguće da materija bude i čvrsta i tekuća?
Supersolidi se mogu formirati samo na izuzetno niskim temperaturama, blizu apsolutne nule (−273,15°C). U takvim uvjetima toplina više ne maskira ponašanje čestica, pa kvantna mehanika izlazi u prvi plan. Kada su svi „uzbuđeni“ pokreti ugašeni, naučnici konačno mogu posmatrati kako se osnovne čestice međusobno ponašaju i organiziraju, prenosi livescience.com.
Jedan od ključnih koncepata ovdje je viskoznost – mjera unutrašnjeg trenja tečnosti. Supersolidi i superfluidi (poput helijuma-4 ohlađenog na gotovo nultu temperaturu) nemaju viskoznost, što znači da se mogu kretati bez gubitka energije. Helijum-4 je poznat po tome što na ekstremnoj hladnoći izlazi iz posuda jer mu ništa ne stvara otpor.
Kako je svjetlost pretvorena u supersolid?
Ključ je u polaritonima – kvazičesticama koje nastaju kada se fotoni (čestice svjetlosti) snažno vežu s egzitonima (vezani parovi elektrona i praznina u materiji). Ova kombinacija svjetlosti i materije ponaša se poput atoma u Bose-Einsteinovom kondenzatu, što znači da može preći u najniže energetsko stanje i pritom formirati supersolidnu strukturu.
Ovo je prvi put da je takav proces izveden sa svjetlošću, što pokazuje nevjerovatne mogućnosti manipulacije kvantnim sistemima i otvara prostor za nova istraživanja u polju kvantne optike i materijalne fizike.
Zašto je to važno?
Supersolidi su dragocjeni za nauku jer omogućuju proučavanje suptilnih kvantnih interakcija bez ometanja od strane topline. To znači da možemo vidjeti „čist“ kvantni svijet na djelu. Dugoročno, ovakva istraživanja mogu imati ogroman uticaj na razvoj kvantnih računara, superprovodnika, maziva bez trenja, pa čak i tehnologija koje još nismo ni zamislili.
Pretvaranje svjetlosti u supersolid možda zvuči kao naučna fantastika, ali to je stvarnost koju su naučnici upravo potvrdili – i to je ogroman korak naprijed u razumijevanju same prirode materije.
About Author
