Գերհոսուն պինդ նյութ

Գերհոսուն պինդ նյութ (անգլ.՝ Supersolid), քվանտային հեղուկի ջերմադինամիկական վիճակ, որն իրենից ներկայացնում է գերհոսուն հեղուկի հատկություններով պինդ մարմին։

Հատկություններ

Երբ քվանտային հեղուկը (Բոզե-Այնշտայնի կոնդենսատ) սառչում է մինչև որոշակի ջերմաստիճան, այն ձեռք է բերում գերհոսունության հատկություններ (մասնավորապես՝ զրոյական մածուցիկություն, այսինքն՝ շփման բացակայություն)։ Քվանտային բյուրեղների գերհոսունության հնարավորությունը կանխատեսել էին դեռ 1969 թվականին Անդրեևը և Լիֆշիցը, ինչպես նաև Չեստերն ու Լեգետը՝ անկախ նախորդներից, բայց փորձնականորեն պինդ հելիումի հատկությունների մեջ որևէ անոմալիա չեն հայտնաբերվել։ Միայն 2004 թվականին, Փենսիլվանիայի համալսարանից Մոզես Չանը և Յուն Շոն Քիմը, փորձարկումներ են կատարել պինդ հելիումով ծակոտկեն ապակիով լցված պտտվող ճոճանակով, հայտնաբերել են իներցիայի ոչ դասական մոմենտ, որը մեկնաբանվել է որպես բյուրեղի մի մասի անցում գերհոսուն վիճակ^[1]։

Այս աշխատանքը խթանել է մի շարք փորձարարական ուսումնասիրություններ, բայց միանշանակ ըմբռնում դեռ չկա։ Առկա փորձարարական տվյալները ցույց են տվել, որ պինդ հելիումի անոմալ վարքը պայմանավորված է բյուրեղում առկա անկանոնությամբ, որի ամենահավանական պատճառներն են վականսիաները և դիսլոկացիաները, միջհատիկային սահմանները, ապակու կամ հեղուկ ֆազերը։

Հետագա փորձերը ցույց են տվել, որ հայտնաբերված էֆեկտի մեկնաբանությունը, որպես պինդ հելիումի գերհոսունության վիճակի անցում, սխալական է եղել^[2][3]։

2009 թվականին Բերքլի քաղաքում Կալիֆոռնիայի համալսարանի ֆիզիկոսները ստացել են ռուբիդիումի գազ՝ պինդ մարմնի գերհեղուկ վիճակում^[4]։

Գիտական հոդվածներում «supersolid» տերմինը (բառացիորեն՝ գերպինդ) նկարագրում է ոչ թե պինդ մարմինը, այլ ավելի շուտ, գերհոսունություն ունեցող բյուրեղը։ Տրված դեպքում գազային ռուբիդիումը բաշխվել է օպտիկական ցանցի դաշտի կողմից առաջացած բջիջների վրա, այսինքն՝ ատոմները ստիպված են եղել բյուրեղ կազմել՝ ըստ էության մնալով նոսր գազ։

Այս նվաճումը հանդիսացել է Բոզեի վիճակագրության և ֆազային անցումների ուսումնասիրման հաջորդ քայլը, քանի որ նախկինում եղել են միայն տեսական աշխատանքներ, որոնք միայն ենթադրել են նյութի նման վիճակի հնարավորությունը։

Հաշվի առնելով, որ այս փորձում օպտիկական ցանցի պարամետրերը հեշտ է վերահսկել, հետազոտողները ստացել են բերել հարմար փորձնական մեթոդ՝ ուսումնասիրելու Բոզեի գազի ֆազային վիճակները բազմաթիվ պարամետրերի տարբեր արժեքներով՝ գազի խտություն, ցանցի կայունություն և ատոմների միջև փոխազդեցության ուժը։ Սա կարող է օգնել բացատրել բարձր ջերմաստիճանային գերհաղորդականությունը և այլ երևույթներ, երբ մեխանիզմի մասով դեռևս վերջնական լուծում չկա, և չնայած, որ շատ տեսական ենթադրություններ են արվել, ուղղակի ստուգման հուսալի մեթոդներ չեն եղել։

Գրականություն

• E. Kim, M. H. W. Chan. Probable observation of a supersolid helium phase // Nature, 2004 թվական, հատոր 427, էջ 225-227.
• M. Vengalattore, J. Guzman, S. Leslie, F. Serwane, D. M. Stamper-Kurn. Periodic spin textures in a degenerate F=1 ${\displaystyle ^{87}}$Rb spinor Bose gas // Physical Review A, 2010 թվական, հատոր 81, էջ 053612 [6 էջեր]։ Տես նաև в архиве препринтов.
• A. B. Kuklov, N. V. Prokof’ev, B. V. Svistunov. Trend: How Solid is Supersolid? // Physics, 2011թվական, հատոր 4, էջ109։

Արտաքին հղումներ

• P. Ball. Glimpse of a new type of matter // Nature News, 15 հունվար, 2004 թվական։
• J. Gyekis What is a supersolid? // Փենսիլվանիայի պետական համալսարան։

Ծանոթագրություններ

1. E. Kim and M. H. W. Chan Probable Observation of a Supersolid Helium Phase(անգլ.) // Nature. — 2004. — Т. 427. — № 6971. — С. 225—227. — doi:10.1038/nature02220 — Bibcode: 2004Natur.427..225K — PMID 14724632.
2. Duk Y. Kim, Moses H. W. Chan Absence of supersolidity in solid helium in porous Vycor glass. — 30.07.2012. — 1207.7050
3. Сафин Д. (2012 թ․ հոկտեմբերի 18). «Сообщения о сверхтекучести твёрдого гелия оказались ошибочными». Компьюлента. Արխիվացված է օրիգինալից 2012 թ․ հոկտեմբերի 19-ին. Վերցված է 2012 թ․ հոկտեմբերի 19-ին.
4. Физики обнаружили сверхтекучесть твердого рубидия//Lenta.ru