新维度创造出奇异的超固态物质

除了众所周知的基本物质状态——固体、液体、气体和等离子体——还有许多奇异的状态在实验室中被召唤出来。其中一个被称为“超固体”，几年前才被证实，现在因斯布鲁克大学的研究人员已经以一种新的二维形式创造了它。

超固体并不是它听起来的样子。从本质上讲，它的原子排列在刚性晶体结构中，就像普通固体一样——但它们也可以像超流体一样以零粘度流动。这听起来像是一个悖论，但自 1960 年代以来，科学家们一直认为它在理论上是可能的——并且在 2017 年终于得到了实验证实。

几组研究人员使用另一种称为玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)的物质状态制造了超固体。它们由冷却到几乎绝对为零的低密度原子气体云组成，在这一点上，它们表现出奇怪的量子怪癖，通常不会在如此大的范围内看到。BEC 中的所有原子同时存在于云中的每个点，这种现象称为离域化。

在之前的实验中，超固体只是一维的，因此原子只能沿一个方向流动。现在，因斯布鲁克团队为他们提供了一个全新的维度，例如将他们从沿着绳子移动升级到在一张纸上移动。这个 BEC 是由镝原子组成的，原子之间的磁相互作用使它们自己排列成液滴，液滴排列成网格。

“通常情况下，你会认为每个原子都存在于一个特定的液滴中，无法在它们之间找到，”该研究的作者 Matthew Norcia 说。“然而，在超固体状态下，每个粒子都在所有液滴中离域，同时存在于每个液滴中。所以基本上，你有一个具有一系列高密度区域(液滴)的系统，这些区域都共享相同的离域原子。”

该团队表示，这一突破可以让物理学家研究一维超固体无法研究的全新范围​​的量子怪异性。

“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。”

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