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超固体：存在于理论上的物质形态
科学家们观察到了一种存在于理论上的物质形态——超固体，虽然它只在实验室环境下存在了极短时间。
超固体的概念最早在1969年由俄国物理学家Alexander Andreev和Ilya Liftshitz提出，是一种空间有序(比如固体或晶体)的材料，但同时还具有超流动性。换而言之，听起来有点矛盾，构成超固体材料的原子在空间上具有类似于晶体结构，同时体现了液态的超流体特性——超流体具有零黏性。
数十年来，科学家们一直在研究超固体，试图在现实世界中创造出超固体材料，主要手段是使用被称为超流体氦-4的氦同位素。
然而，尽管诸多努力——包括2004年曾有科学家宣称成功地制造了超固体——但一直缺少氦-4实验成功的过硬证据。
还存在另一种可能方法，最近的方向集中在超冷量子气体，如玻色—爱因斯坦凝聚体(BECs)。在这些冷凝物中，构成气体的颗粒变得如此冷，开始显示出超固体特性。
“最近的实验表明，这种气体与超流氦具有基本的相似性。”奥地利因斯布鲁克大学的实验物理学家Lauriane Chomaz说，他是该研究的第一作者。
“它们的特性使其可以进入某种状态，在这个状态下，成千上万的气体原子自发地组织成晶格结构，同时具有相同的宏观波函数——超固体的特征。”
在新实验中，Chomaz和其他研究人员使用两种量子气体，产生了铒(铒-166)和镝(镝-164)同位素的BEC。
这两种气体都具有强烈的偶极相互作用，在超低温下得到充分调整后会促进原子团形成“液滴”——类似的结构本身会促发超固体性。
“近几年，研究人员已经知道这些BEC具有超固体的特性。”未参与研究的苏黎世联邦理工学院的量子研究员Tobias Donner解释道，“首先，它们是超流体。其次，在某些条件下，原子被分割到几个致密液滴中，给予必要的密度调节。”
虽然铒-166和镝-164都是诱导超固体行为的良好候选者，但研究小组的结果显示，两种气体并不完全一样。
在使用铒同位素的实验中，观察到的超固体状态是“短暂的”，高级研究员Francesca Ferlaino解释说；相比之下，镝BEC的超固体表现出“前所未有的稳定性”。
“通过缓慢的相互作用调整到相位，从稳定的冷凝物开始，我们观察到，铒-166和镝-164的超固体寿命存在显著的差异，这是由于两个系统中的原子损失率不同。”作者在论文中写道，“事实上，在铒-166中，超固体行为仅存在了几十毫秒，我们在镝-164中观察到相干密度调制超过150毫秒。”
当然，150毫秒对你我来说似乎也不算漫长，但对于一种令人难以置信的和准不可能的奇异物质形态，它实际上“非常长寿”。
尽管如此，研究人员仍然没有宣布它们就是我们一直在寻找的超固体，只是将这项工作描述为“在超冷稀溶原子气体中存在这种特征状态的证据”。
不过，找到更“实体”的证据，可能只是时间问题。
具体的研究内容可见于Physical Review X。
本文译自 sciencealert，由 majer 编辑发布。