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光构成的超固体首次在室温下被观测到

· BehindLines 编辑部

华沙大学的物理学家及其合作伙伴称,他们在室温下观测到了超固体,而此前的观测依赖于冷却到接近绝对零度的原子气体。研究成果发表在《科学进展》(Science Advances,2026年,论文编号eaee4875)上,ScienceDaily在11月9日据华沙大学物理系的新闻稿转载。

什么是超固体?

超固体兼具两种看似互相排斥的性质:像晶体那样的周期性结构,以及超流体特有的无摩擦流动。这一状态在20世纪60年代(1960年代)被预言,2017年首次在超冷原子的玻色—爱因斯坦凝聚体中被观测到。

实验装置

研究团队使用的是激子极化激元,这是一种光与物质混合的准粒子,只存在几皮秒。他们在一个光学微腔中产生了这种粒子,腔内装有为实验专门设计的液晶,表面覆盖一种名为MeLPPP的有机半导体。这些结构由军事技术大学维克托·皮耶采克(Wiktor Piecek)教授的团队研制,可在接近60摄氏度的温度下工作。

超固体表现为发射光中间距均匀的明亮条纹。每经过一次激光脉冲,条纹的位置就会变化,说明系统在多个等价状态之间做出选择。法国国家科学研究中心(CNRS)的纪尧姆·马尔皮什(Guillaume Malpuech)教授认为,这是自发对称性破缺的典型例子。该凝聚体还出现了持续的自旋螺旋,即光的偏振发生周期性变化。

局限与后续

由于半导体会与液晶发生反应,样品在组装后只能使用几个小时:第一作者马尔辛·穆申斯基(Marcin Muszyński,现就职于纽约城市学院)强调,重复一次测量就意味着要制作新样品。研究人员(其中还包括IBM苏黎世研究院)称,这些微腔是首个可用电压调节光学性质、以研究此类凝聚体的平台。

他们提到了可能的应用,例如超快光子器件、类脑计算加速器或光学传感器。这些只是方向而非产品:目前没有宣布任何此类器件。对研究而言,眼前的意义是获得了一个无需低温设备和极端条件的平台,用来探索这种量子态。

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