科學家首次將光轉化為超固體

馬思遠

據《自然》最新一期報導，意大利國家研究委員會研究人員首次將光轉化成可以像液體一樣流動的奇特固體——超固體。這一成果為探索物質的不尋常量子態開闢了新途徑，標誌著凝聚態物理學領域的一個重要里程碑。

超固體是同時具有零黏度和類似鹽晶體中原子排列的晶體結構。它們不僅有像固體一樣的有序結構，還可以像液體一樣沒有摩擦地流動。這種奇特物質只存在於量子世界。正因如此，它們以前只能在所謂的“玻色-愛因斯坦凝聚態”中產生，也就是說，只能在將原子冷卻到接近絕對零度的實驗中被創造出來。但在本實驗中，研究人員用半導體鋁砷化鎵和激光替換了超冷原子。

他們將雷射照射到一塊具有狹窄脊狀圖案的半導體小塊。光和材料之間複雜的交互作用，最終形成了一種名為極化子的混合粒子。脊狀圖案限制了這些「準粒子」移動的方式，以及可能擁有的能量，讓極化子形成了超固體。

研究人員必須非常精確地測量這種被捕獲和轉化的光所擁有的屬性，以證明它既是固體又是無粘度的流體。這是一個挑戰，因為從來沒有製造過由光製成的超固體，也沒有對其進行過實驗評估。

研究人員表示，隨著量子物理領域的不斷發展，創建光超固體是一個「令人興奮的開始」。該研究有助於物理學家更全面地理解量子物質如何通過相變來改變其狀態，也代表人們向理解宇宙基本構成要素的未知領域邁出了重要一步。