Ученые из Инсбрукского университета в Австрии впервые смогли перемешать сверхтвердое тело — особую форму материи, которая существует в условиях ультрахолодных дипольных квантовых газов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Сверхтвердые тела обладают уникальными свойствами, одновременно проявляя черты твердых материалов и сверхтекучих жидкостей. Такое сочетание противоположных характеристик было теоретически предсказано более 50 лет назад и считается возможным в рамках квантовой механики.

«Это напоминает кота Шредингера, который жив и мертв одновременно. Сверхтвердое тело сочетает твердость и текучесть», — пояснила соавтор исследования Франческа Ферлайно.

Ранее исследователи могли наблюдать кристаллическую структуру квантовых тел, соответствующую их «твердой» сущности, однако сверхтекучие свойства этих тел оставались недоступными для визуализации.

В новом эксперименте специалисты объединили теоретические модели с передовыми методами, что позволило создать и зафиксировать вихри в дипольных сверхтвердых телах.

Команда с помощью высокоточных методик использовала магнитные поля для аккуратного вращения сверхтвердого тела, что привело к формированию квантованных вихрей — гидродинамических свидетельств сверхтекучести.

Эксперимент продолжался почти год, выявив существенные различия в динамике вихрей между сверхтвердыми телами и обычными квантовыми жидкостями, а также предоставив новые данные о взаимодействии сверхтекучих и твердых свойств в этих квантовых состояниях.

По мнению ученых, открытие откроет возможности для изучения квантовых объектов, таких как нейтронные звезды.