При температурах близко к абсолютному нулю что-то удивительное происходит с гелием 4; это разрушается в супержидкость, лишенную трения жидкость, которая может течь навсегда. В выпуске 15 января Природы бригада сообщает о чем-то еще более странном: твердый гелий 4, который течет как супержидкость. Если наблюдения правильны, физики идентифицировали новое, «супертвердое» состояние вещества.
Для создания супержидкости отдельные атомы (или другие частицы, в теории) должны быть столь холодными, что они все заскакивают в самое низкое энергетическое государство. Атомы не свистят вокруг вибрирования и толчеи путем, более теплые частицы делают, таким образом, нет никакого трения между ними. Супертекучесть наблюдалась и в жидкостях и в газах, но исследователи попытались сделать супержидкий твердый гелий больше 20 лет без успеха.
Моисей Чан и Юн-Сен Ким из Университета штата Пенсильвания, университета Парк, подозревали, что барьер для супертекучести лежит в совершенстве подобных решетке атомов гелия договоренности, принимают в твердой форме. Чан и Ким рассуждали, что отверстия в этой структуре могли бы помочь гелию течь, позволив атомам поменяться местами с отверстиями, когда они двигаются через решетку. Для проверения этой идеи они использовали давления приблизительно 60 атмосфер, чтобы вынудить гелий 4 укрепиться в подобных червю тоннелях пористого стекла. Из-за крошечности тоннелей и несоответствия между молекулярными строениями стекла и гелия 4, гелий, укрепленный во многих крошечных отверстиях.
Исследователи тогда пряли стеклянный диск, содержащий твердый гелий, измеряя инерцию диска, когда они понизили температуру. Ниже 175 millikelvins, его инерция, внезапно пропущенная. Это было бы целесообразно, если гелий стал супержидким и тек лишено трения, не тормозя диск, поскольку это повернулось. Другая возможность состояла в том, что часть гелия 4 просочилась, но когда температура повысилась выше 175 мК, инерция, возвращенная к ее оригинальному уровню, исключив утечку гелия.
Это – «сенсационный» результат, говорит Билл Хальперин из Северо-Западного университета в Эванстоне, Иллинойс. «Новое супертвердое состояние было предметом повышенного интереса и предположения много лет».