Pe o le a tatou iloa ea tulaga uma o mataupu? Nai lo le tolu, lima selau

I le tausaga na teʻa nei, na faʻasalalau ai e le aufaasālalau faʻamatalaga e faapea "ua tulaʻi mai se ituaiga o mea," lea e mafai ona taʻua o le superhard poʻo, mo se faʻataʻitaʻiga, sili atu ona faigofie, e ui lava e itiiti le Polani, superhard. E sau mai le fale suesue a saienitisi i le Massachusetts Institute of Technology, o se ituaiga o feteenaiga e tuufaatasia ai meatotino o solids ma superfluids - i.e. vai e leai se viscosity.

Ua leva ona valoia e le physicist le i ai o se supernatant, ae e oo mai i le taimi nei e leai se mea faapena na maua i totonu o le fale suesue. O taunuʻuga o suʻesuʻega a saienitisi i le Massachusetts Institute of Technology na lomia i totonu o le tusi talaaga Natura.

"O se vailaʻau e tuʻufaʻatasia le sili atu ma le malosi o mea e faʻafefe ai le mafaufau masani," o le taʻitaʻi o le au Wolfgang Ketterle, polofesa o le fisiki i le MIT ma le 2001 Nobel Prize winner, tusia i le pepa.

Ina ia malamalama i lenei tulaga feteʻenaʻi o mataupu, na faʻaogaina e le 'au a Ketterle le gaioiga o atoms i se tulaga maualuga i se isi tulaga uiga ese o mea e taʻua o le Bose-Einstein condensate (BEC). O Ketterle o se tasi na mauaina le BEC, lea na maua ai le Nobel Prize in Physics.

"O le luʻitau o le faʻaopoopoina o se mea i le condensate e mafua ai ona faʻaalia i se foliga i fafo atu o le 'mailei atomika' ma maua ai uiga o se malo," o le tala lea a Ketterle.

Na fa'aogaina e le 'au su'esu'e fa'alava leisa i totonu o se potu gaogao maualuga maualuga e fa'atonutonu ai le fegasoloa'i o fa'atomu i totonu o le condensate. O le seti muamua o lasers na faʻaaogaina e suia ai le afa o le BEC atoms i se isi vili poʻo quantum vaega. O lea la, e lua ituaiga o BEC na faia. O le fesiitaiga o atoms i le va o condensates e lua faatasi ai ma le fesoasoani o isi laisa leisa na mafua ai suiga o le vili.

"O leisa faʻaopoopo na tuʻuina atu i atoms se faʻaopoopoga malosi mo le faʻaogaina o le taamilosaga," o le tala lea a Ketterle. O le mea e maua mai ai, e tusa ai ma le valo'aga a le foma'i, e tatau ona "superhard", talu ai o condensates ma atoms conjugated i totonu o le taamilosaga o le a faʻaalia e le faʻafuaseʻi o le "desity modulation". I se isi faaupuga, o le mafiafia o mea o le a le toe tumau. Nai lo lena, o le ai ai se mamanu vaega e tutusa ma se tioata tioata.

O isi su'esu'ega i mea e sili atu ona malosi e mafai ona ta'ita'iina atu ai i se malamalamaga sili atu i mea totino o superfluids ma superconductors, lea o le a taua tele mo le fa'aleleia lelei o le malosi. O Superhards e mafai foi ona avea ma ki i le atinaʻeina o maneta sili atu ma masini.

E le o tulaga o le tuufaatasiga, ae o vaega

O le superhard state o se mea? E lē faigofie tele le tali a le fisiki faaonapōnei. Matou te manatua mai le aʻoga o le tulaga faʻaletino o mea o le tulaga autu lea o loʻo i ai le vailaʻau ma fuafua ai ona uiga faʻaletino. O mea totino o se mea e fa'atatau i le fa'atulagaina ma le amio a ona mole fa'avae. O le vaevaega masani o setete o mataupu o le seneturi lona XNUMX e iloagofie ai tulaga e tolu: malo (malo), vai (suava) ma le kasa (kasa).

Ae ui i lea, i le taimi nei, o le vaega o mea e foliga mai o se faʻamatalaga sili atu ona saʻo o ituaiga o mea o iai. O meatotino a tino i setete taʻitasi e faʻalagolago i le faʻatulagaina o mole (poʻo atoms) o loʻo fausia ai nei tino. Mai lenei manatu, o le vaevaega tuai i setete o le tuufaatasiga e moni mo naʻo nisi mea, talu ai o suʻesuʻega faʻasaienisi ua faʻaalia ai o le mea na taʻua muamua o se tulaga e tasi o le tuufaatasiga e mafai ona vaevaeina moni i le tele o vaega o se mea e eseese i le natura. fetuutuunaiga vaega. E iai fo'i tulaga e mafai ai ona fa'atulaga eseese mole mole i le tino e tasi i le taimi e tasi.

E le gata i lea, na faʻaalia e mafai ona iloa le malo ma le vai i ni auala eseese. Ole numera o vaega ole mea ile faiga ma le numera o fesuiaiga malosi (mo se faʻataʻitaʻiga, mamafa, vevela) e mafai ona suia e aunoa ma se suiga faʻapitoa i le faiga o loʻo faʻamatalaina e le Gibbs phase principle.

O se suiga i le vaega o se vaila'au atonu e mana'omia ai le tu'uina atu po'o le mauaina o le malosi - o le aofa'i o le malosi o lo'o tafe mai o le a fa'atusatusa i le mamafa o le vaila'au e suia ai le vaega. Ae ui i lea, o nisi vaega suiga e tupu e aunoa ma le faʻaogaina o le malosi poʻo le gaosiga. Matou te faia se faʻaiʻuga e uiga i le suiga o vaega i luga o le faʻavae o se suiga laʻasaga i nisi o aofaʻi e faʻamatalaina ai lenei tino.

I le fa'avasegaga sili ona lautele fa'asalalau fa'asalalau e o'o mai i le taimi nei, e tusa ma le limaselau setete tu'ufa'atasi. O le tele o mea, aemaise o mea o lo'o fa'afefiloi o vaila'au eseese, e mafai ona ola fa'atasi i ni vaega se lua pe sili atu.

O le fisiki fa'aonaponei e masani ona talia vaega e lua - sua ma malo, faatasi ai ma le vaega o le kesi o se tasi lea o tulaga o le vai. O le vaega mulimuli e aofia ai ituaiga eseese o plasma, le vaega ua uma ona taʻua o le supercurrent, ma le tele o isi setete o mataupu. O vaega mautu o loʻo faʻatusalia e ituaiga tioata eseese, faʻapea foʻi ma se foliga amorphous.

Topological zawiya

O lipoti o "setete faʻaopoopo" fou poʻo vaega faigata ona faʻamalamalamaina o mea o loʻo avea ma faʻamaumauga faifaipea o tala faʻasaienisi i tausaga talu ai nei. I le taimi lava e tasi, o le tuʻuina atu o suʻesuʻega fou i se tasi o vaega e le faigofie i taimi uma. O le mea e sili ona malosi o loʻo faʻamatalaina muamua atonu o se vaega mautu, ae masalo e ese le manatu o fomaʻi. I ni nai tausaga ua mavae i se falesuesue a le iunivesite

I Colorado, mo se faʻataʻitaʻiga, o se matāua na faia mai vaega o le gallium arsenide - o se mea vai, o se mea malo. I le 2015, o se vaega faavaomalo o saienitisi taʻitaʻia e le kemisi Cosmas Prasides i le Iunivesite o Tohoku i Iapani na faasilasilaina le mauaina o se tulaga fou o mea e tuufaatasia ai meatotino o se insulator, superconductor, metal, ma le maneta, e taʻua o le Jahn-Teller metal.

O lo'o iai fo'i atypical "hybrid" aggregate states. Mo se faʻataʻitaʻiga, tioata e leai se fausaga tioata ma o nisi taimi e faʻavasegaina o se vai "supercooled". E le gata i lea - tioata vai e fa'aaogaina i nisi fa'aaliga; putty - polymer silicone, palasitika, faʻamaʻi poʻo le pala, faʻalagolago i le fua o le deformation; pipi'i tele, tafe a le tagata lava ia (o le taimi lava e amata ai, o le a faʻaauau pea le tafe seia maeʻa le tuʻuina atu o le vai i le tioata pito i luga); O le Nitinol, o le nickel-titanium shape memory alloy, e fa'asa'o i fafo ile ea mafanafana po'o le vai pe a punou.

O le faʻavasegaga e faʻateleina ma sili atu ona faigata. O tekinolosi fa'aonaponei e tapeina le tuaoi i le va o tulaga o mea. Ua faia ni mea fou. O le 2016 Nobel Prize winners - David J. Thouless, F. Duncan, M. Haldane ma J. Michael Kosterlitz - faʻafesoʻotaʻi lalolagi e lua: mataupu, o le mataupu o le fisiki, ma le topology, o se lala o le matematika. Na latou iloa o loʻo i ai suiga faʻale-aganuʻu e fesoʻotaʻi ma faʻaletonu topological ma vaega e le masani o mataupu - vaega topological. O lenei mea na mafua ai le tele o galuega faʻataʻitaʻi ma faʻataʻitaʻiga. O lenei avalanche o loʻo tafe pea i se saoasaoa tele.

O nisi tagata ua toe vaʻaia mea XNUMXD o se tulaga fou, tulaga ese o mea. Ua matou iloa lenei ituaiga o nanonetwork - phosphate, stanene, borophene, poʻo, mulimuli ane, le graphene lauiloa - mo le tele o tausaga. O tagata manumalo Nobel Prize na taʻua muamua na aʻafia, aemaise lava, i suʻesuʻega topological o nei mea faʻapipiʻi tasi.

O le faasaienisi tuai o tulaga o mataupu ma vaega o mea e foliga mai ua mamao tele. E sili atu nai lo mea e mafai ona tatou manatua pea mai lesona fisiki.