研究人員首次將光轉化為“超固體”——一種同時是固體和液體的奇怪物質狀態。
研究人員在 3 月 5 日發表在期刊上的一篇論文中解釋說，儘管科學家之前已經用原子製造出了超固體，但這是首次將光和物質耦合來創建超固體，並且為研究凝聚態物理打開了新的大門。
什麼是超固體？
超固體是一種奇怪的物質定義為顆粒凝結成有序的結晶固體，但也像沒有粘度的液體一樣移動。 （粘度是指物質的內摩擦力，控制其流動的順暢程度）。通常，固體不會自行移動，但超固體會根據粒子相互作用改變方向和密度，同時保持有組織的晶格結構。
為什麼超固體這麼冷？
超固體需要極低的溫度才能形成——通常非常接近（負 459.67 華氏度，或負 273.15 攝氏度）。大多數粒子必須佔據可用的最低能量狀態，熱量使粒子像球坑里興奮的幼兒一樣上下跳躍。
如果材料足夠冷，溫度就不再掩蓋粒子之間的相互作用。相反，量子力學的微小效應成為材料行為的決定因素。
想像一下，孩子們已經回家了，球坑已經陷入了平靜的狀態。現在我們可以安心地研究球坑的各個組成部分如何相互作用來定義其特徵。
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流體怎麼可能沒有粘度呢？
粘度是衡量流體改變其形狀的難易程度的指標。粘度較高的液體往往更容易粘連，因此會阻礙運動，就像從容器中倒出的糖漿與從水龍頭中流出的水相比，糖漿的運動速度更慢一樣。除超流體和超固體外，所有流體都具有一定的粘度。
最著名的無粘度流體的例子是冷卻到絕對零溫度幾度以內的氦氣。粒子並非完全靜止在絕對零； - 由於以下原因，它們會稍微擺動 測不准原理。就氦 4 同位素而言，它們的擺動幅度很大，足以使氦 4 樣本不可能在絕對為零的情況下變成固體，除非施加大約 25 個大氣壓的壓力將粒子真正壓在一起。
Helium-4 在絕對零處的擺動和其他量子現象會導致流體行為發生一些劇烈變化。它不再有摩擦（因此沒有粘度），並且可以快速地將自身從容器中吸出，等等。
我們怎樣才能把光變成固體呢？
超固體已經 由原子氣體製成前。然而，新研究使用了一種依賴於“極化子”系統特性的新機制。
極化子是通過強電磁相互作用耦合光子（光）和激子等準粒子而形成的。它們的特性使它們能夠以與某些原子氣體類似的方式凝結到盡可能低的能量狀態。換句話說，光與物質耦合在一起，可以凝聚成超固體。
為什麼超固體有用？
超固體對於研究很重要，因為它們顯示了粒子之間微小的量子相互作用的影響，而沒有溫度的阻礙。當我們繪製超固體的行為和特徵時，我們實際上是在研究原子和粒子是如何組合在一起的。這從根本上告訴我們我們所生活的世界。
隨著更多的研究和開發，超固體可用於,、無摩擦潤滑劑以及我們尚未開始考慮的應用。我們還有很多可能性尚未發現——用光製造超固體是向前邁出的一大步。
編者註：本文於 3 月 31 日更新以更正錯誤。之前的版本稱這項新研究發表在《科學》雜誌上，而實際上它發表在《自然》雜誌上。
