นักฟิสิกส์ในเยอรมนีกล่าวว่าพวกเขาพบหลักฐานที่ชัดเจนสำหรับการมีอยู่ของของเหลวยิ่งยวดในก๊าซ 2 มิติของเฟอร์มิออนที่เย็นจัด การทดลองของพวกเขาเกี่ยวข้องกับการจำกัดอะตอมของลิเธียมสองสามพันตัวไว้ในกับดักที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ และพวกเขากล่าวว่าการค้นพบนี้สามารถช่วยให้เข้าใจถึงบทบาทของมิติที่ลดลงในตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิสูง การทำความเข้าใจเกี่ยวกับกลไก
ที่ช่วยให้
กระแสไฟฟ้าไหลโดยไม่มีความต้านทานภายในวัสดุถ้วยที่ความดันบรรยากาศและที่อุณหภูมิสูงถึง 133 K เป็นหนึ่งในความท้าทายที่โดดเด่นที่สุดในฟิสิกส์ของสสารควบแน่น แม้ว่านักวิทยาศาสตร์สามารถอธิบายกระบวนการที่อยู่เบื้องหลังตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำกว่าแบบเดิมได้
แต่พวกเขายังคงพยายามหาว่าปรากฏการณ์นี้สามารถเกิดขึ้นได้อย่างไรที่อุณหภูมิสูงในวัสดุ 2 มิติที่เป็นพื้นฐาน (ถ้วยที่ประกอบด้วยชั้นของคอปเปอร์ออกไซด์) วัสดุที่มีมิติต่ำเช่นนี้มีแนวโน้มที่จะเกิดความผันผวนซึ่งขัดขวางการเชื่อมโยงกันในระยะยาวซึ่งคิดว่าจำเป็นสำหรับตัวนำยิ่งยวด
ก๊าซ 2D Fermi สามารถใช้เป็นระบบแบบจำลองเพื่อพยายามและช่วยไขปริศนานี้ให้กระจ่าง โดยมีความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งและปรับแต่งได้ระหว่างเฟอร์มิออนที่เป็นส่วนประกอบของพวกมัน ซึ่งสามารถเลียนแบบปฏิสัมพันธ์ในตัวนำยิ่งยวดได้ ปรากฏการณ์ควอนตัมในระดับมหภาค
เช่น การควบแน่นของโบส-ไอน์สไตน์เกี่ยวข้องกับโบซอนจำนวนมาก ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีการหมุนจำนวนเต็ม ซึ่งอยู่ร่วมกันในสถานะควอนตัมเดียว เฟอร์มิออนมีการหมุนวนเป็นจำนวนเต็มครึ่งและอยู่ภายใต้หลักการกีดกันของเพาลี ซึ่งกีดกันอนุภาคหลายตัวที่มีสถานะควอนตัมร่วมกัน แต่เฟอร์มิออน
สามารถหลีกเลี่ยงข้อจำกัดนี้ได้โดยการจับคู่และรวมการหมุนของพวกมันเข้าด้วยกัน ความเป็นของเหลวยิ่งยวดอาศัยสถานะควอนตัมของโบซอนในระดับมหภาคเช่นกัน ซึ่งเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำมากและทำให้ของไหลไหลโดยไม่มีความหนืด แม้ว่าก่อนหน้านี้ก๊าซ 3D Fermi จะแสดงความเป็นของไหลยิ่งยวด
แต่มีเพียง
หลักฐานทางอ้อมเท่านั้นที่ถูกรวบรวมสำหรับปรากฏการณ์ในก๊าซดังกล่าวที่จำกัดเฉพาะ 2D และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยฮัมบูร์กได้สังเกตเห็นความเป็นของเหลวยิ่งยวดในก๊าซ 2D Fermi ส่วนหนึ่งเป็นเพราะกับดักชนิดพิเศษที่พวกเขาเริ่มสาธิตในปี 2560
ศักยภาพของกล่องนักวิจัยได้ทำการทดลองโดยใช้ก๊าซ ประมาณ 6,000 อะตอมของลิเธียม-6 ในกรณีของการสาธิตแบบ 3 มิติ เริ่มแรกพวกเขาใช้ชุดเทคนิคทางแสงและแม่เหล็กในการทำให้อะตอมเย็นลงจนเหลือเศษเสี้ยวขององศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์และยึดให้อยู่กับที่ ความแตกต่างในครั้งนี้
คือพวกเขาสร้างสิ่งที่เรียกว่าศักย์ไฟฟ้าแบบกล่อง โดยการบรรจุก๊าซเข้าไปในตาข่ายออปติกที่สร้างโดยเลเซอร์สีน้ำเงินสองตัว สิ่งนี้กักขังแก๊สไว้อย่างแน่นหนาเป็นชั้นบางมาก โดยพลังงานที่จำเป็นในการเคลื่อนอะตอมในแนวดิ่งจะมากกว่าพลังงานความร้อนและศักยภาพทางเคมีของแก๊ส
ในการระบุว่าก๊าซของพวกเขาเป็นของไหลยวดยิ่งหรือไม่ ทีมงานหันไปใช้เกณฑ์ สิ่งนี้กำหนดว่าการกระตุ้นสามารถเกิดขึ้นได้ภายในของไหลยิ่งยวดเมื่อมีการเคลื่อนไหวเหนือความเร็วขั้นต่ำที่แน่นอน กล่าวอีกนัยหนึ่ง จะไม่มีแรงเสียดทานระหว่างของไหลยิ่งยวดและสิ่งเจือปนใดๆ ที่เคลื่อนผ่านได้ช้ากว่านี้
สิ่งเจือปนที่นักวิจัยสร้างขึ้นมาในรูปของตาข่ายแสงที่เคลื่อนที่ได้ พวกเขาส่งลำแสงเลเซอร์สีแดงสองลำไปที่ศูนย์กลางของกับดัก เพื่อสร้างรูปแบบการรบกวนที่มีศักยภาพไซน์ ด้วยการหักล้างความถี่ของลำแสงทั้งสองเล็กน้อย พวกมันสามารถเคลื่อนตาข่ายผ่านแก๊สด้วยความเร็วระดับหนึ่ง
การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิพวกเขาทำเช่นนี้สำหรับช่วงความเร็วที่แตกต่างกัน และในแต่ละกรณีจะวัดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในระบบ ซึ่งเป็นการวัดจำนวนการกระตุ้นที่สร้างขึ้น พวกเขาพบว่าเมื่อเพิ่มความเร็ว การเคลื่อนไหวยังคงไม่มีแรงเสียดทาน จนกว่าจะถึงค่าวิกฤต เมื่อถึงจุดนี้การเคลื่อนไหว
เริ่มสร้างความร้อน นักวิจัยดำเนินการตามขั้นตอนนี้ทั้งเมื่อเฟอร์มิออนทำปฏิกิริยากันอย่างรุนแรงเพื่อสร้างคอนเดนเสทโบส-ไอน์สไตน์ และเมื่อพวกมันสร้างคู่คูเปอร์ที่มีพันธะอ่อนกว่า แม้ว่าการตอบสนองที่แม่นยำในทั้งสองสถานะจะแตกต่างกัน แต่ในทั้งสองกรณี พวกเขาสังเกตเห็นความเร็ววิกฤต
ที่ต่ำกว่า
ยิ่งไปกว่านั้น นักวิจัยยังพบว่าความเป็นของเหลวยิ่งยวดนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิด้วย โดยการเตรียมก๊าซที่อุณหภูมิต่างๆ กัน และในแต่ละกรณีการเคลื่อนตาข่ายผ่านก๊าซด้วยความเร็วต่างๆ กัน พวกเขาสังเกตว่าความเร็ววิกฤตมีผลที่อุณหภูมิต่ำแต่ไม่ใช่ที่อุณหภูมิสูงกว่า กล่าวอีกนัยหนึ่ง
ก๊าซได้ผ่านการเปลี่ยนเฟสจากของไหลยิ่งยวดไปเป็นของไหลปกติ ณ อุณหภูมิวิกฤตระดับหนึ่ง พวกเขาระบุว่าอุณหภูมิอยู่ที่ 35 nK ซึ่งพวกเขากล่าวว่าเห็นด้วยกับการคาดการณ์ทางทฤษฎีเป็นอย่างดี
จอห์น โธมัสแห่งมหาวิทยาลัยแห่งรัฐนอร์ธแคโรไลนาในสหรัฐอเมริกา ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัย
ชี้ให้เห็นว่าการทดลองแสดงให้เห็นจุดสูงสุดที่ชัดเจนในความเร็ววิกฤตที่จุดตัดระหว่างการควบแน่นของโบส-ไอน์สไตน์ไปยังก๊าซเฟอร์มี ซึ่งก๊าซนั้นอยู่ สัมพันธ์กันมากที่สุด เขากล่าวว่าสิ่งนี้ “ได้ให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับธรรมชาติของของเหลวยิ่งยวดในระบบ 2 มิติ” เขาเสริมว่างานนี้เป็นการปูทาง
สำหรับการศึกษาผลกระทบของมิติ ซึ่งเขาชี้ให้เห็นว่าสามารถปรับได้อย่างราบรื่นจาก 2D เป็น 3D โดยการลดความแข็งแกร่งของศักยภาพในการจำกัดซึ่งการเคลื่อนไหวไม่มีแรงเสียดทาน พวกเขากล่าวว่าสิ่งนี้ “ถือเป็นหลักฐานสรุปของการไหลเกิน”
แนะนำ ufaslot888g
