世界首创：物理学家在光之外创造超固体

超固体是一个奇怪的量子物质状态它结合了固体和液体的特性。

现在，他们变得更加令人费解，因为科学家们已经将光本身变成了超固体。这是一项突破，可能会导致新的量子和光子技术。

除了日常的固体、液体、气体和等离子体之外，还有一整套奇异的物质状态存在。长期理论化但仅最近创建中，超固体具有与普通固体类似的晶体结构，但它也可以像流体一样自由流动。

“我们可以将超固体想象成一种由周期性排列在太空中的相干量子液滴组成的流体，”说意大利特伦托大学的原子和光学物理学家 Iacopo Carusotto。

飞沫，Carusotto解释，“能够在不经历扰动的情况过障碍物，保持它们的空间排列和相互距离不变，就像在结晶固体中发生的那样。

超固体以前只由原子组成，但由意大利国家研究委员会 （CNR） 的科学家领导的团队现在首次使用光子创造了超固体。

“在半导体纳米结构中流动的光流体中实现凝聚态的这种奇特状态，将使我们能够以一种新的、可控的方式研究其物理特性，也许能够利用其独特的特性在新的发光器件中可能的应用，”说意大利帕维亚大学的凝聚态物理学家 Dario Gerace。

准确了解这里发生的事情可能很棘手。科学家们不只是从空气中拔出自由飞行的光子，然后哄骗它们进入一种奇特的物质状态——光毕竟不是物质，它是能量。

为了使其发挥作用，研究人员必须将光子耦合到重要环境中。光子来自激光，激光被光束到砷化镓半导体上，该半导体为方程提供了物质部分。光子与材料中的激发相互作用以创建准粒子叫极化激元.

过去曾使用过类似的设置来转动光转化为超流体.将其制成超固体需要一些额外的步骤。

砷化镓具有一种特殊的结构，旨在将光子纵成三种不同的量子态。

起初，光子进入动量为零的状态，但随着这种状态“填满”，成对的光子开始溢出到两个相邻的状态中。这会导致极化激元凝结成团队所说的连续体中的束缚态 （BiC）。

将极化激元限制在半导体内的每种状态使它们具有固体的空间结构，而它们无摩擦地自然流动的能力使它们成为超流体。两者的特性加在一起应该使整个系统成为一个超固体。

为了确认情况确实如此，该团队随后必须检查一些迹象。绘制光子密度的地图可以发现两个高耸的山峰，中心有一个裂缝。但除此之外，还有一种特殊的调制模式，这表明平移对称性被打破了——这是超固体的一个特征。

接下来，他们使用干涉测量法测量系统的量子态，并确保它在本地、每个状态分量中以及在整个系统中全局相干。果然，这个脆弱的秩序团结在一起，进一步证明了超固体的形成。

该团队表示，这代表了一种制造奇怪物质状态的全新方式。

“这项工作不仅展示了在光子平台中对超固体相的观察，而且还为探索非平衡系统中物质的量子相开辟了道路，”说CNR 纳米技术研究所的物理学家 Daniele Sanvitto。

“这一点特别重要，因为这种方法有可能弥合基础科学和实际应用之间的差距。”

该研究发表在杂志上自然界.

宝宝起名 起名