أضواء على الأبحاث

مادة فائقة الميوعة تتحرك في دوائر لا نهائية

  • Published online:

Credit: Y. Cai et al./Phys. Rev. Lett.

نجح الفيزيائيون في تحريك غاز منخفض الضغط للغاية في مسار دائري دون حدوث أي احتكاك في الأساس، وهو ما يوفر بيئة لإجراء الاختبارات اللازمة لفهم العمليات الفيزيائية التي تجري داخل الموصلات الفائقة غير التقليدية.

استخدم كيفين رايت وزملاؤه من جامعة دارتموث كوليدج في هانوفر بولاية نيوهامبشير الأمريكية، ضوء الليزر لاحتجاز بضعة آلاف من ذرات الليثيوم داخل بنية على شكل حلقة (كما بالصورة)، ثم قاموا بتبريدها حتى درجة 25 نانوكلفن. وهذا الإجراء جعل الذرات تتخذ حالة كمومية جماعية يُطلق عليها مادة فائقة الميوعة في الحالة الفرميونية.

وبعد ذلك، استخدم الفريق شعاع ليزر آخر كمجداف لتحريك الذرات في حركة دائرية غير احتكاكية. ونظرًا لأن الذرات كانت تسلك كنظام كمومي واحد، فلا يمكن زيادة سرعة دورانها إلا بخطوات منفصلة، وهي عملية تكميم مماثلة لحالات الطاقة التي تتخذها الذرة الواحدة.

إن حركة الغاز تحاكي سلوك التيارات الكهربائية في دائرة فائقة التوصيل، حيث لا تواجه الإلكترونات أي مقاومة. وينوّه رايت إلى أنه تم إنشاء حركة دائرية مماثلة من قَبل باستخدام أنواع أخرى من الذرات، ولكن ذرات الليثيوم هي نظائر أفضل للإلكترونات في المادة، مما يجعل هذا النظام أكثر جدوى لدراسة الموصلية الفائقة.

Nature 604, 600 (2022)