首次制造出无摩擦流动的二维超固体

　　物理学家们首次在实验室中制造出二维超固体，这是一项重大成就。这听起来可能令人难以置信，但这是研究人员50 多年来一直在努力实现的壮举。超固体是一种奇怪的材料，原子排列在固体的有序结构中，但它们可以无摩擦地流动，就像超流体一样。
　　二维超实体的插图(IQOQI Innsbruck/Harald Ritsch)
　　两年前，物理学家成功地使用超冷磁性原子创造了超固体……但仅限于一维。现在，一组奥地利研究人员首次成功地在 2D 中创建了类似晶体的结构；结果将允许物理学家测试和实验一些最奇怪的材料科学现象。
　　巴黎激光物理实验室的物理学家 Bruno Laburthe-Tolra 在与新产品一起发表的一篇新闻与观点文章中写道：＂要想象一个超固体，请考虑一个浸入液态水中的冰块，水可以无摩擦地流过立方体。＂今天的自然论文。
　　这种奇怪的二元性意味着超固体被称为物质的量子力学状态。
　　这是因为，与其他量子现象（想想纠缠或薛定谔的猫）一样，处于超固态的粒子既被锁定在刚性固体结构中，又同时离域，这使它们能够像波浪一样自由流动在整个固体中没有摩擦。
　　超固体在 1969年首次被预测，并且长期以来一直在超流氦中进行研究，超流氦被认为是寻找具有超流体特性的固体类晶体结构证据的最佳候选者。然而，尽管进行了数十年的研究，氦中的超固体仍然难以捉摸。
　　最近，研究人员将注意力转向了超冷量子气体——远低于绝对零的强磁性原子云。这些原子被磁化的事实意味着它们以独特的方式相互作用，从而导致这种奇怪的超固态量子力学状态。
　　＂通常情况下，你会认为每个原子都存在于特定的液滴中，无法在它们之间找到，＂奥地利因斯布鲁克大学的物理学家 Matthew Norcia 说。
　　＂然而，在超固体状态下，每个粒子在所有液滴中都是离域的，同时存在于每个液滴中。所以基本上，你有一个系统，其中包含一系列高密度区域（液滴），这些区域都共享相同的离域原子。 ＂
　　虽然由因斯布鲁克大学和奥地利科学院的量子物理学家 Francesca Ferlaino 领导的奥地利团队是几个在 2019 年沿着一维创造一串液滴的团队之一，该液滴证明了超固体 ，但他们需要调整他们的磁模型为了创建具有两行或更多行液滴的 2D 版本。
　　这项最新成就开启了他们可以用这些奇怪的气体云研究的现象。
　　＂例如，在二维超固体系统中，人们可以研究涡流是如何在几个相邻液滴之间的孔中形成的，＂诺西亚说。
　　＂这些理论上描述的涡流尚未得到证实，但它们代表了超流体的重要后果。＂
　　关于这种奇怪的超固体量子气体，还有很多东西需要学习。例如，研究人员不确定他们是否可以制造更大的超固体，因为物质状态对他们创造的磁阱非常敏感。
　　但就目前而言，该团队成功创造出第一个 2D 超固体本身就是一项巨大的壮举，这将不可避免地导致对这种奇怪的物质状态以及支配我们现实的无形量子力有更深入的了解。