Am bi fios againn gu bràth air a h-uile suidheachadh cùise? An àite trì, còig ceud
An-uiridh, sgaoil na meadhanan fiosrachadh gu bheil “seòrsa de chùis air èirigh,” a dh ’fhaodadh a bhith air a ghairm superhard no, mar eisimpleir, nas goireasaiche, ged nach eil e cho Pòlach, superhard. A 'tighinn bho na deuchainn-lannan de luchd-saidheans aig Massachusetts Institute of Technology, tha e na sheòrsa de contrarrachd a tha a' cothlamadh feartan solidan agus superfluids - i.e. liquids le slaodachd neoni.
Tha luchd-fiosaig air ro-innse roimhe seo gu bheil supernatant ann, ach gu ruige seo cha deach dad coltach ris a lorg san obair-lann. Chaidh toraidhean an sgrùdaidh le luchd-saidheans aig Institiùd Teicneòlais Massachusetts fhoillseachadh anns an iris Nature.
“Tha stuth a tha a’ cothlamadh superfluidity agus feartan cruaidh a ’dol an aghaidh ciall cumanta," sgrìobh stiùiriche sgioba Wolfgang Ketterle, àrd-ollamh fiosaig aig MIT agus buannaiche Duais Nobel 2001, anns a’ phàipear.
Gus ciall a dhèanamh den t-seòrsa seo de stuth connspaideach, làimhsich sgioba Ketterle gluasad dadaman ann an staid supersolid ann an cruth sònraichte eile de stuth ris an canar co-chòrdadh Bose-Einstein (BEC). Tha Ketterle air aon den fheadhainn a lorg BEC, a choisinn an Duais Nobel ann am Fiosaigs dha.
“B’ e an dùbhlan rudeigin a chuir ris a’ cho-chòrdadh a bheireadh air atharrachadh gu bhith na chruth taobh a-muigh an ‘ribe atamach’ agus a bhith a’ faighinn feartan cruth cruaidh, ”mhìnich Ketterle.
Chleachd an sgioba rannsachaidh sailean laser ann an seòmar falamh fìor àrd gus smachd a chumail air gluasad nan dadaman anns a’ cho-chòrdadh. Chaidh an seata tùsail de leusairean a chleachdadh gus leth de na dadaman BEC a thionndadh gu ìre snìomh no cuantamach eadar-dhealaichte. Mar sin, chaidh dà sheòrsa BEC a chruthachadh. Dh'adhbhraich gluasad dadaman eadar dà cho-chòrdadh le cuideachadh bho sailean laser a bharrachd atharrachaidhean snìomh.
“Thug lasers a bharrachd spionnadh lùth a bharrachd dha na dadaman airson ceangal spin-orbit," thuirt Ketterle. Bu chòir gum biodh an stuth a thàinig às, a rèir ro-innse luchd-fiosaig, air a bhith “superhard”, leis gum biodh co-chòrdadh le dadaman co-chuingealaichte ann an orbit snìomh air a chomharrachadh le “modaladh dùmhlachd” gun spionnadh. Ann am faclan eile, sguir dùmhlachd a’ chuspair a bhith seasmhach. An àite sin, bidh pàtran ìre aige coltach ri cruaidh criostalach.
Dh’ fhaodadh tuilleadh rannsachaidh air stuthan sàr-chruaidh leantainn gu tuigse nas fheàrr air feartan superfluids agus superconductors, a bhios deatamach airson gluasad lùth èifeachdach. Is dòcha gum bi Superhards cuideachd na phrìomh dhòigh air magnets agus mothachairean superconducting nas fheàrr a leasachadh.
Chan e stàitean cruinneachaidh, ach ìrean
An e stuth a th’ anns an t-suidheachadh àrd-chruaidh? Chan eil am freagairt a thug fiosaig an latha an-diugh cho sìmplidh. Tha sinn a 'cuimhneachadh bhon sgoil gur e staid corporra cùis am prìomh chruth anns a bheil an stuth air a shuidheachadh agus a' dearbhadh a fheartan corporra bunaiteach. Tha feartan stuth air an dearbhadh le rèiteachadh agus giùlan nam moileciuil a tha na phàirt dheth. Tha sgaradh traidiseanta stàitean cuspair an t-XNUMXmh linn ag eadar-dhealachadh trì stàitean mar sin: cruaidh (cruaidh), leaghan (leaghan) agus gasach (gas).
Ach, aig an àm seo, tha e coltach gu bheil an ìre de chùis mar mhìneachadh nas mionaidiche air na seòrsaichean de chùisean a tha ann. Tha feartan bodhaigean ann an stàitean fa leth an urra ri rèiteachadh nam moileciuilean (no dadaman) às a bheil na cuirp sin air an dèanamh suas. Bhon t-sealladh seo, tha an t-seann sgaradh gu stàitean cruinneachaidh fìor a-mhàin airson cuid de stuthan, leis gu bheil rannsachadh saidheansail air sealltainn gum faodar na bha air a mheas roimhe seo mar aon staid cruinneachaidh a roinn ann an iomadh ìre de stuth a tha eadar-dhealaichte ann an nàdar. rèiteachadh nam pìosan. Tha eadhon suidheachaidhean ann nuair a ghabhas moileciuilean san aon bhodhaig a rèiteachadh ann an dòigh eadar-dhealaichte aig an aon àm.
A bharrachd air an sin, thionndaidh e a-mach gum faodar na stàitean cruaidh agus leaghan a thoirt gu buil ann an grunn dhòighean. Tha an àireamh de ìrean de stuth san t-siostam agus an àireamh de chaochladairean dian (mar eisimpleir, cuideam, teòthachd) a ghabhas atharrachadh gun atharrachadh càileachdail san t-siostam air am mìneachadh le prionnsapal ìre Gibbs.
Dh’ fhaodadh atharrachadh ann an ìre stuth a bhith feumach air solar no faighinn lùtha - an uairsin bidh an ìre de lùth a bhios a’ sruthadh a-mach a rèir meud an stuth a dh’ atharraicheas an ìre. Ach, bidh cuid de ghluasadan ìre a’ tachairt às aonais cuir a-steach no toradh lùtha. Bidh sinn a’ tighinn gu co-dhùnadh mun atharrachadh ìre air bunait atharrachadh ceum air cheum ann an cuid a tha a’ toirt cunntas air a’ bhodhaig seo.
Anns an t-seòrsachadh as fharsainge a chaidh fhoillseachadh gu ruige seo, tha timcheall air còig ceud stàite iomlan. Faodaidh mòran stuthan, gu sònraichte an fheadhainn a tha nan measgachadh de choimeasgaidhean ceimigeach eadar-dhealaichte, a bhith ann aig an aon àm ann an dà ìre no barrachd.
Mar as trice bidh fiosaig ùr-nodha a’ gabhail ri dà ìre - leaghan is cruaidh, leis an ìre gas mar aon de na cùisean aig ìre an leaghaidh. Tha an fheadhainn mu dheireadh a’ toirt a-steach diofar sheòrsaichean plasma, an ìre supercurrent a chaidh ainmeachadh mar-thà, agus grunn stàitean eile de chùis. Tha ìrean solid air an riochdachadh le diofar chruthan criostalach, a bharrachd air cruth amorphous.
Deuchainn topological
Tha aithisgean mu “stàitean iomlan” ùra no ìrean de stuthan a tha doirbh a mhìneachadh air a bhith nan stòras cunbhalach de naidheachdan saidheansail anns na bliadhnachan mu dheireadh. Aig an aon àm, chan eil e an-còmhnaidh furasta lorgan ùra a shònrachadh do aon de na roinnean. Is dòcha gur e ìre chruaidh a th’ anns an stuth supersolid a chaidh a mhìneachadh na bu thràithe, ach is dòcha gu bheil beachd eadar-dhealaichte aig fiosaig. O chionn beagan bhliadhnaichean ann an obair-lann oilthigh
Ann an Colorado, mar eisimpleir, chaidh dropleton a chruthachadh bho ghràineanan de gallium arsenide - rudeigin leaghan, rudeigin cruaidh. Ann an 2015, dh’ ainmich sgioba eadar-nàiseanta de luchd-saidheans air a stiùireadh leis a’ cheimigear Cosmas Prasides aig Oilthigh Tohoku ann an Iapan gun deach cùis ùr a lorg a tha a’ cothlamadh feartan insulator, superconductor, meatailt agus magnet, ga ainmeachadh mar mheatailt Jahn-Teller.
Tha stàitean iomlan “hybrid” ann cuideachd. Mar eisimpleir, chan eil structar criostalach aig glainne agus mar sin tha e uaireannan air a chomharrachadh mar leaghan “supercooled”. Nas fhaide - criostalan leaghan air an cleachdadh ann an cuid de thaisbeanaidhean; putty - silicone polymer, plastaig, elastagach no eadhon brisg, a rèir an ìre deformation; leaghan fìor-ghlasach, fèin-shruthach (aon uair ‘s gu bheil e air tòiseachadh, leanaidh an tar-shruth air adhart gus am bi solar leaghan anns a’ ghlainne àrd sgìth); Bidh Nitinol, alloy cuimhne cumadh nicil-titanium, a’ dìreadh a-mach ann an èadhar blàth no leaghan nuair a thèid a chromadh.
Bidh an seòrsachadh a’ fàs nas iom-fhillte. Bidh teicneòlasan an latha an-diugh a’ cur às do na crìochan eadar staid na cùise. Thathas a’ dèanamh lorgan ùra. Bha buannaichean Duais Nobel 2016 - David J. Thouless, F. Duncan, M. Haldane agus J. Michael Kosterlitz - ceangailte ri dà shaoghal: cuspair, a tha na chuspair air fiosaig, agus topology, a tha na mheur de matamataig. Thuig iad gu bheil eadar-ghluasadan ìre neo-thraidiseanta co-cheangailte ri uireasbhaidhean topological agus ìrean neo-thraidiseanta de chùis - ìrean topological. Dh'adhbhraich seo maoim-slèibhe de dh'obair dheuchainneach agus teòiridheach. Tha am maoim-sneachda seo fhathast a’ sruthadh aig astar gu math luath.
Tha cuid de dhaoine a-rithist a’ faicinn stuthan XNUMXD mar chùis ùr, gun samhail. Tha sinn air eòlas fhaighinn air an t-seòrsa nanonetwork seo - phosphate, stanene, borophene, no, mu dheireadh, an graphene mòr-chòrdte - airson grunn bhliadhnaichean. Tha an fheadhainn a choisinn an Duais Nobel gu h-àrd air a bhith an sàs, gu sònraichte, ann an sgrùdadh topological air na stuthan aon-fhillte seo.
Tha e coltach gu bheil an saidheans seann-fhasanta mu staid chùisean agus ìrean de chùis air tighinn fada. Fada seachad air na tha sinn fhathast a 'cuimhneachadh bho leasanan fiosaig.
