Ho fantatsika ve ny toetry ny zavatra rehetra? Raha tokony ho telo, dimanjato
Tamin'ny taon-dasa, ny fampitam-baovao dia nampiely vaovao fa "nipoitra ny endriky ny zavatra," izay azo antsoina hoe superhard na, ohatra, mety kokoa, na dia kely kokoa aza ny poloney, superhard. Avy amin'ny laboratoara ny mpahay siansa ao amin'ny Massachusetts Institute of Technology, dia karazana fifanoherana izay mitambatra ny fananan'ny solids sy superfluids - i.e. ranon-javatra misy viscosity aotra.
Efa naminavina mialoha ny fisian'ny supernatant ny mpahay fizika, saingy tsy mbola nisy zavatra mitovy amin'izany ao amin'ny laboratoara. Navoaka tao amin'ny gazety Nature ny valin'ny fanadihadiana nataon'ny mpahay siansa ao amin'ny Massachusetts Institute of Technology.
"Ny akora iray manambatra ny superfluidity sy ny fananana mafy dia manohitra ny saina mahazatra", hoy ny nosoratan'i Wolfgang Ketterle, mpampianatra fizika ao amin'ny MIT ary nahazo ny loka Nobel tamin'ny 2001, mpitarika ny ekipa.
Mba hahatakarana an'io endri-javatra mifanipaka io, ny ekipan'i Ketterle dia nanodikodina ny fihetsik'ireo atôma tao anatin'ny toe-javatra faran'izay mafy tamin'ny endrika hafa iray hafa antsoina hoe condensate Bose-Einstein (BEC). Ketterle dia iray amin'ireo nahita ny BEC, izay nahazoany ny loka Nobel momba ny Fizika.
"Ny fanamby dia ny manampy zavatra amin'ny condensate izay hahatonga azy hivoatra ho endrika ivelan'ny 'fandrika atomika' ary hahazo ny toetran'ny solida," hoy i Ketterle nanazava.
Ny ekipa mpikaroka dia nampiasa taratra laser tao amin'ny efitrano banga avo indrindra mba hifehezana ny fihetsiky ny atôma ao amin'ny condensate. Ny andiana laser tany am-boalohany dia nampiasaina hanovana ny antsasaky ny atoma BEC ho lasa fihodinana na dingana hafa. Noho izany dia nisy karazana BEC roa noforonina. Ny famindrana atôma eo anelanelan'ny condensate roa miaraka amin'ny taratra laser fanampiny dia niteraka fiovan'ny fihodinana.
"Ny laser fanampiny dia nanome ny atôma fampitomboana angovo fanampiny ho an'ny fifandraisana amin'ny spin-orbit," hoy i Ketterle. Ny voka-dratsiny, araka ny vinavinan'ny mpahay fizika, dia tokony ho "superhard", satria ny condensate miaraka amin'ny atôma mifamatotra amin'ny orbitra mihodikodina dia asehon'ny "modulation desté" ho azy. Raha lazaina amin'ny teny hafa, ny hakitroky ny zavatra dia tsy ho foana. Ho solon'izay, hanana lamina mitovy amin'ny solida kristaly izy io.
Ny fikarohana fanampiny momba ny fitaovana superhard dia mety hitarika amin'ny fahatakarana tsara kokoa ny fananan'ny superfluids sy superconductors, izay tena ilaina amin'ny famindrana angovo mahomby. Ny Superhards dia mety ho fanalahidin'ny fampivoarana andriamby superconducting tsara kokoa sy sensor.
Tsy fanjakana aggregation, fa phases
Moa ve ny fanjakana superhard? Tsy dia tsotra loatra ny valiny omen'ny fizika maoderina. Tsaroantsika hatrany am-pianarana fa ny toetry ny vatana no endrika fototra misy ny zavatra ary mamaritra ny toetra ara-batana fototra. Ny toetran'ny zavatra iray dia voafaritra amin'ny alalan'ny fandaminana sy ny fitondran-tenan'ireo molekiola ao aminy. Ny fizarazarana nentim-paharazana momba ny toetry ny zavatra tamin'ny taonjato faha-XNUMX dia manavaka fanjakana telo toy izany: solid (solid), liquid (liquid) ary entona (gazy).
Na izany aza, amin'izao fotoana izao, ny dingan'ny zavatra dia toa famaritana marina kokoa ny endriky ny fisian'ny zavatra. Ny fananan'ny vatana amin'ny fanjakana tsirairay dia miankina amin'ny firafitry ny molekiola (na atôma) misy ireo vatana ireo. Amin'io fomba fijery io, ny fizarazarana taloha ho amin'ny toetry ny fitambarana dia marina ihany ho an'ny akora sasany, satria ny fikarohana siantifika dia naneho fa izay heverina ho toetry ny fitambarana tokana teo aloha dia azo zaraina ho dingana maro amin'ny zavatra iray izay tsy mitovy amin'ny natiora. firafitry ny singa. Misy mihitsy aza ny toe-javatra izay ny molekiola ao amin'ny vatana iray ihany no azo alamina amin'ny fotoana samy hafa.
Ankoatra izany, hita fa ny fanjakana mafy orina sy ranoka dia azo tanterahina amin'ny fomba isan-karazany. Ny isan'ny dingan'ny zavatra ao amin'ny rafitra sy ny isan'ny miovaova mafonja (ohatra, ny tsindry, ny mari-pana) izay azo ovaina tsy misy fiovana kalitao ao amin'ny rafitra dia faritan'ny fitsipiky ny dingana Gibbs.
Ny fiovan'ny dingan'ny akora iray dia mety mitaky ny famatsiana na ny fandraisana angovo - avy eo ny habetsahan'ny angovo mivoaka dia hifanaraka amin'ny lanjan'ny akora manova ny dingana. Na izany aza, misy ny fifindran'ny dingana tsy misy angovo miditra na mivoaka. Manao fanatsoahan-kevitra momba ny fiovan'ny dingana isika amin'ny alàlan'ny fiovan'ny dingana amin'ny habetsahana izay mamaritra ity vatana ity.
Ao amin'ny fanasokajiana midadasika indrindra navoaka hatramin'izao, dia misy fanjakana mitambatra dimanjato eo ho eo. Ny akora maro, indrindra fa ireo fangaro misy zavatra simika samihafa, dia mety hisy miaraka amin'ny dingana roa na maromaro.
Ny fizika maoderina matetika dia manaiky dingana roa - ranon-javatra sy mafy, ary ny dingan'ny entona dia iray amin'ireo trangan'ny dingan-drano. Ity farany dia ahitana karazana plasma isan-karazany, ny dingana supercurrent efa voalaza, ary ny toe-javatra maro hafa. Ny dingana mafy dia aseho amin'ny endrika kristaly isan-karazany, ary koa ny endrika amorphous.
Topological zawiya
Ny tatitra momba ny "fanjakana aggregate" vaovao na ny dingana sarotra hamaritana ny fitaovana dia fitahirizana tsy tapaka amin'ny vaovao siantifika tato anatin'ny taona vitsivitsy. Mandritra izany fotoana izany, tsy mora foana ny manendry zava-baovao amin'ny iray amin'ireo sokajy. Ny akora supersolida voalaza tetsy aloha dia mety ho dingan-dava, saingy mety ho hafa ny hevitr'ireo mpahay fizika. Taona vitsy lasa izay tao amin'ny laboratoara oniversite
Tany Colorado, ohatra, dia noforonina avy amin'ny poti-galium arsenide - zavatra mivaingana, zavatra mivaingana. Tamin'ny 2015, ekipa iraisam-pirenena mpahay siansa notarihin'ny mpahay simia Cosmas Prasides ao amin'ny Oniversite Tohoku any Japana no nanambara ny fahitana toe-javatra vaovao izay manambatra ny fananan'ny insulator, superconductor, metaly ary andriamby, antsoina hoe metaly Jahn-Teller.
Misy ihany koa ny atypical "hybrid" fanjakana aggregate. Ohatra, ny fitaratra dia tsy manana rafitra kristaly ary noho izany indraindray dia sokajiana ho toy ny ranon-javatra "supercooled". Fanampiny - kristaly ranoka ampiasaina amin'ny fampisehoana sasany; putty - silicone polymer, plastika, lasitike na mora vaky, arakaraka ny tahan`ny deformation; super-sticky, tena mikoriana ranon-javatra (rehefa natomboka, ny fihoaram-pefy dia hitohy mandra-pahatongan`ny famatsiana ranon-javatra ao amin`ny fitaratra ambony; Nitinol, firaka fitadidiana nikela-titanium, dia hivoaka amin'ny rivotra mafana na ranoka rehefa miforitra.
Mihasarotra ny fanasokajiana. Ny teknolojia maoderina dia mamafa ny fetran'ny toetry ny zavatra. Misy zava-baovao hita. Ireo nahazo ny loka Nobel tamin'ny 2016 - David J. Thouless, F. Duncan, M. Haldane ary J. Michael Kosterlitz - dia mampifandray tontolo roa: ny raharaha, izay taranja fizika, sy ny topolojia, izay sampana matematika. Tsapan'izy ireo fa misy fifindran'ny dingana tsy mahazatra mifandray amin'ny kilema topolojika sy ny dingana tsy mahazatra amin'ny zavatra - ny dingana topolojika. Izany dia nitarika ho amin'ny asa andrana sy teorika. Mbola mikoriana haingana dia haingana ity avalanche ity.
Ny olona sasany indray dia mahita fitaovana XNUMXD ho toe-javatra vaovao sy miavaka. Fantatsika ity karazana nanonetwork ity - phosphate, stanene, borophene, na, farany, ny graphene malaza - nandritra ny taona maro. Ireo nahazo ny loka Nobel voalaza etsy ambony dia nandray anjara, indrindra indrindra, tamin'ny famakafakana topolojika momba ireo fitaovana tokana sosona ireo.
Toa efa lasa lavitra ny siansa taloha momba ny toetry ny zavatra sy ny fizotry ny zavatra. Mihoatra lavitra noho izay mbola tadidintsika tamin'ny lesona fizika.
