במעבדה החבויה בין הסלעים המשוננים של האלפים האוסטריים מתאדות מתכות אדמה נדירות ופורצות מהכבשן במהירות של מטוס קרב. ואז סבך של לייזרים ופולסים מגנטיים מאט את הגז כמעט עד לעצירה, מה שהופך אותו לקר יותר ממעמקי החלל. כ-50,000 האטומים בגז מתמזגים למצב אחד. לבסוף, עם השינוי הקל ביותר בשדה המגנטי שמסביב, סופות טורנדו זעירות מתחילות להסתחרר בחושך.
קבוצת מדענים בראשות פרנצ'סקה פרלאינו מאוניברסיטת אינסברוק, דמיינה מצב קוונטי מסתורי שמדענים מתווכחים על קיומו במשך יותר משישים שנה.
Supersolid הוא עניין פרדוקסלי שיש לו בו זמנית תכונות של גוף מוצק לחלוטין ונוזל נוזלי באופן אידיאלי. פיזיקאים יצרו עולם קוונטי מיניאטורי שבו כ-50,000 אטומי מתכת אדמה נדירים מאבדים את האינדיבידואליות שלהם ומתמזגים למצב אחד.
הטמפרטורה במערך הניסוי יורדת מתחת לטמפרטורה של ואקום החלל. לייזרים ופולסים מגנטיים מאטים את הגז האטומי לכדי עמידה כמעט, והופכים את המעבדה למרחב של יכולות פיזיקליות קיצוניות.
הרעיון של קיומו של סוליד-על נולד עוד בשנת 1957, כאשר הפיזיקאי האמריקני יוג'ין גרוס הציע את האפשרות של קולקטיביזם קוונטי במוצקים. במשך עשרות שנים, הקהילה המדעית דנה במציאות של תופעה זו עד שהופיע האישור הניסוי הראשון.
הניסוי השתמש באטומי דיספרוזיום וארביום, שמתנהגים כמו מגנטים זעירים. באמצעות שדה מגנטי חיצוני, החוקרים אילצו אטומים להתארגן בעצמם לסריג גביש רגיל.
במשך שלוש שנים, הצוות של פרלאינו ממש צד סופות טורנדו קוונטיות – מערבולות מיניאטוריות שיכולות להתעורר בתוך סוליד-על. ולמרות הספקנות של עמיתיהם, ההתמדה אפשרה להם לא רק להתבונן, אלא גם לתעד את התופעה המדהימה הזו.
עם זאת, נדרש מאמץ רב כדי להצליח. השדה המגנטי פעל כמעין כפית, ערבב את השדות המגנטיים הפנימיים של האטומים בתדירות של כ-50 מחזורים בשנייה. הסטייה הקלה ביותר עלולה להרוס את המצב הקוונטי העדין ביותר.
הרגע המכריע של הניסוי התרחש בסביבה לא רשמית. שלושה סטודנטים לתואר שני פרצו לפאב מקומי עם מחשב נייד כדי להראות לממונים עליהם צילומים של טורנדו קוונטי. הרגע היה כל כך מרגש שאנשים הלכו ישר לבר כדי לחגוג את הצלחתם.
למודל שנוצרו על ידי מדענים יש הקבלות בולטות למבנה של כוכבי נויטרונים. אסטרונומים חשדו זה מכבר שתהליכים קוונטיים דומים מתרחשים בתוך פולסרים, אך עד כה הם לא יכלו לדמות אותם באופן אמין.
אגב, מדענים משווים את המבנה הפנימי של כוכבי נויטרונים למוצרים קולינריים – "פסטה גרעינית", שבה צרורות נויטרונים דומות לצורות של פסטה, לזניה וניוקי. כעת יש להם כלי ייחודי לחקור את המבנים האקזוטיים הללו.
הצוות גם הצליח להסביר את אופי התאוצות הפתאומיות של הפולסר Vela, שמגדיל לפתע את מהירות הסיבוב שלו בשברירי מיקרו-שנייה. לפי Ferlaino, הסיבה עשויה להיות התנגשויות של מערבולות קוונטיות, המשחררות אנרגיה עצומה.
מחקר נוסף מבטיח לחשוף את המנגנונים העדינים של היווצרות, נדידה ופיזור של מערבולות קוונטיות. מדענים מקווים שעבודתם תהיה המפתח להבנת מצבים אקזוטיים של חומר, כולל מוליכות-על בטמפרטורה גבוהה.
פרנצ'סקה פרלאינו עצמה רואה בכך שיקוף של החיבור הבסיסי של הטבע. "פיזיקה היא אוניברסלית", היא אומרת, "אנחנו מבינים את כללי המשחק, שהם זהים לעולם המיקרו והמקרו".
1 תגובה
Thanks for sharing. I read many of your blog posts, cool, your blog is very good.