Еще в 1960-х годах физики предположили, что в кристаллической структуре может возникнуть сверхтекучая фаза. Сверхтекучесть — это необычное состояние материи, при котором полностью исчезает вязкость, и вещество может перемещаться по узким каналам, не встречая никакого сопротивления. На первый взгляд, существование такого состояния внутри жесткой кристаллической структуры кажется парадоксом.

Тем не менее, в 2017 году фаза, сочетающая в себе свойства кристалла и сверхтекучей жидкости — так называемое сверхтекучее твердое тело или «суперсолид», — была экспериментально получена в ультрахолодных бозе-эйнштейновских конденсатах атомов. Исследовательская группа, в которую вошли ученые из Варшавского университета, Военного технологического университета (Польша), цюрихского отделения IBM Research и Французского национального центра научных исследований, пошла иным путем, решив выяснить, возможно ли достичь такого квантового состояния при комнатной температуре.

Исследователи использовали сильную связь между светом и веществом внутри оптического микрорезонатора для генерации экситон-поляритонов — гибридных квазичастиц. Оптический микрорезонатор был заполнен специально подобранным жидким кристаллом и покрыт слоем органического полупроводника, что обеспечило возможность такой связи даже при комнатной температуре.

Хотя время жизни этих квазичастиц составляет всего несколько пикосекунд, этого достаточно для формирования конденсата Бозе — Эйнштейна, который затем ведет себя как квантовая сверхтекучая жидкость. О переходе этой сверхтекучей среды в состояние сверхтвердого тела можно судить по появлению регулярно расположенных ярких световых полос, излучаемых образцом. При этом каждый лазерный импульс, которым ученые возбуждали образец, приводил к появлению световых полос в разных положениях.

«Это хрестоматийный пример спонтанного нарушения симметрии, — пояснил Гийом Мальпюэш, один из исследователей. — Теория предсказывала, что сверхтекучее твердое тело может выбирать одно из нескольких равнозначных состояний, — именно это мы и наблюдали».

Кроме того, исследователи одновременно зафиксировали два различных вида упорядоченности: один — в поляризации, другой — в интенсивности света, сообщает IE.

Поскольку оптические микрорезонаторы поддаются настройке, а их свойства можно изменять с помощью внешнего напряжения, открытие нового квантового состояния может привести к появлению более эффективных и полезных квантовых фотонных устройств.

Этим летом коллаборация BESIII объявила, что, с высокой вероятностью, обнаружила псевдоскалярный глюбол, гипотетическую частицу, состоящую исключительно из глюонов. Если это так, то физики получили экспериментальное подтверждение новой формы вещества, состоящей исключительно из силы.