Сверхтвёрдость рождается на границе жидкостей ⚡ экспресс
Сверхтвёрдость — экзотическое состояние, объединяющее кристаллический порядок и сверхтекучесть (способность течь без трения). Обычно её получают в ультрахолодных газах, тонко настраивая взаимодействия атомов. В новой работе показано, что сверхтвёрдость может возникать без такой настройки — просто на границе сверхтекучей жидкости с твёрдой стенкой. Взаимодействие звуковых колебаний в жидкости и твёрдом теле приводит к самопроизвольному появлению кристаллической ряби у поверхности, тогда как основная масса остаётся сверхтекучей. Это похоже на волны, которые вдруг застывают, не теряя текучести. Такой гибридный материал позволит одновременно использовать свойства твёрдого тела и сверхтекучей квантовой жидкости.
Сверхтвёрдое тело — это лёд, который течёт. Как пруд, схваченный коркой, но с жидкой глубиной без трения. Обычно такую корку создают, меняя свойства жидкости по всему объёму. Группа исследователей гелия нашла способ проще: они заставили поверхность вибрировать особыми волнами, и жидкость сама обзавелась твёрдой «кожей».
Вибрации оказались не простой рябью, а квантовыми водоворотами — ротонами, чью природу раскрыл Фейнман. Сцепляясь с движением, они упорядочивают атомы у границы в кристалл. В конденсатах Бозе–Эйнштейна такой эффект возникает, когда длина волны совпадает с размером ловушки. Получается материал, где поверхность держит форму, а нутро свободно течёт. Не исключено, что похожие процессы делают твёрдой кору нейтронных звёзд.
🎯 Идее сверхтвёрдости более полувека, но лишь в 2017 году её удалось воплотить, заперев ультрахолодные атомы в лазерной клетке.