📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

يتصرف الهيليوم على الغرافيت مثل بهلوان ينزلق على حبل مشدود ويحافظ في الوقت نفسه على شكله. عند درجات حرارة تبلغ 30 ميلي كلفن (أي أبرد بمئة مرة من الفضاء الخارجي)، اكتسبت الطبقة الثانية من الهيليوم على الغرافيت خصائص جديدة: أصبحت تتدفق دون احتكاك، وفي الوقت نفسه تقاوم الانضغاط مثل العسل الكثيف. سابقًا، كانت هذه القياسات تُجرى على عينات مختلفة، وكانت النتائج غير متطابقة. الآن، على قطعة الغرافيت نفسها، قيس في الوقت نفسه كيف يهتز الهيليوم وكيف يمتص الحرارة. تبيّن أن الطور الجديد لا يوجد إلا في نطاق ضيق من الكثافة — مثل رف في خزانة يتسع لعدد معين فقط من الكتب.

يدعم هذا الاكتشاف فرضية البلورة السائلة فائقة السيولة: مادة تجمع بين سيولة السائل وانتظام البلورة، مثل صف من الجنود يسيرون بخطى متوازنة. كما حلل العلماء سبب تغيّر الكثافة فائقة السيولة مع درجة الحرارة وفق قانون لوغاريتمي. تبيّن أن السبب هو عيوب على سطح الغرافيت — نتوءات صغيرة جدًا تعمل مثل شبكة عشوائية من الروابط الضعيفة. وهذا مثل أرضية غرفة مليئة بحصى صغيرة: يمكنك التدحرج عليها، لكنك تقفز قليلًا.

هذا الطور من الهيليوم مثال نادر لحالة كمومية يمكن دراستها في المختبر. ربما يساعدنا على فهم كيفية تصرف السوائل فائقة السيولة في المواد المسامية، أو حتى في النجوم النيوترونية حيث تكون المادة في ظروف قصوى. والبهلوان على الحبل المشدود ما زال يثير الدهشة: فهو لا ينزلق فحسب، بل يحافظ على توازنه أيضًا.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2601.05719

Evidence for a new type of superfluid phase in second-layer $$^4$$He on graphite has been obtained from simultaneous measurements of torsional-oscillator response and heat-capacity on exactly the same sample down to 30 mK, which resolve substrate-related uncertainties in the previous studies. The new phase hosts both superfluidity and enhanced viscoelasticity, and is stable over a finite density interval, strongly supporting the proposed superfluid liquid-crystal hypothesis. A random-Josephson-network analysis shows that the widely reported log-$$T$$ dependence of the superfluid density is likely due to substrate imperfections.