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新證據表明超固體可能真的存在

發布時間:2010-11-29 作者: 來源: 瀏覽:337856

      據英國《新科學家》雜誌11月19日(北京時間(jiān))報道,科學家曾於2004年首次報告了超固體(或稱超固態)的存在,處於 這種狀態下的固體能毫無摩擦力地(dì)流動,但同時(shí)也有專家質疑(yí)當時的研究人員對實驗結果的解讀是錯(cuò)誤的,而現在,兩項更進一步的研究(jiū)表明(míng),超固體可能已經真的 被科學家製造出來了(le)。

  根據(jù)量子(zǐ)理論(lùn),如(rú)果將某些固體冷卻到接近絕對零度,它們將變(biàn)得(dé)沒有摩擦力,並且能像液(yè)體一(yī)樣流動,同時維持其晶格結(jié)構(gòu)。

  2004年,韓國科學和技術先進研究所的(de)金恩盛(音譯)和美國賓夕法尼亞州立大學的摩西?陳在《自然》雜誌上報告(gào)稱,他們對冷卻後的液態氦施壓 直至原(yuán)子被迫進入晶格中,然後讓一個填滿了這種固體氦的滾筒先朝一個方向旋轉,再朝反方向旋轉,如此反複(fù)。當該滾筒被冷卻(què)時,會更加頻繁地轉換旋轉方向。 他們推測,這是因為有些氦變成了無摩(mó)擦力的超固態,減少了同滾筒(tǒng)一起旋轉的(de)氦的質量,使滾筒能更快地改變方向。

  但美國康乃爾大學的約翰?雷普對此解(jiě)釋提出了質疑。雷普認為,滾筒能在(zài)更低溫度下更快地轉(zhuǎn)換方向是因為(wéi)氦已經變成(chéng)了不穩定的“量子塑料”??一(yī)種科學家以(yǐ)前並不知曉、有別於超固態的物質相位。他表示,是“量子塑料”增(zēng)加的(de)彈(dàn)性讓(ràng)滾(gǔn)筒更容易改變其旋轉方向。

  為了驗證雷普的說法是否正確,金恩盛將滾筒放置在一個(gè)更大的裝置中,並讓這種裝置僅朝一個方向旋轉,而其內部的滾筒則跟之前實驗一樣,先朝一個 方(fāng)向(xiàng)旋轉(zhuǎn),再朝反方向旋轉。他認為,彈性應該隻能影響滾筒改變其旋轉方向的頻(pín)率,如果固態氦是量子塑料,那麽,外(wài)部添加一個大的裝置並不會改變(biàn)結 果。         

  然而(ér),金恩盛的研究團隊(duì)發現(xiàn),實驗結果出現了變化,隨著溫度下降,滾筒(tǒng)旋轉方向改變的頻率並沒有加快。他表示,最好的解釋就是氦變成了超固體,因為在一個超固體(tǐ)中,持續的旋(xuán)轉應該導致渦係形成(如同液體中出現的一樣),從而幹擾物質的量子屬性,並且減少超固態物質。

  與此同時,西班(bān)牙加泰羅尼亞理工大學的雅洛斯拉弗?路特(tè)斯希恩和同事在最近的研究(jiū)中也發現了超(chāo)固態存在的更進一步證據。他(tā)們表示,超固(gù)體氦之所 以流動是因為在晶(jīng)格中形成了洞。該團隊試驗了這些洞在不同壓力下形成的(de)可能性,結果證明(míng),洞形成的壓力(lì)同金恩盛實(shí)驗中確(què)認超固態氦出現比例最大時的壓力最(zuì) 匹配,這說明金恩盛的實驗的確提供了確鑿的證據(盡管並非全部證據)表(biǎo)明固(gù)體氦中包含超固體。

  然而,雷普還(hái)是(shì)對此保(bǎo)持(chí)懷疑,他認為,外部添(tiān)加的裝置所補充的能量不會影響滾筒改變旋轉方向的頻率這一假設不對。他表示,研究人員看到的超固體信號正(zhèng)是“量子塑料”彈(dàn)性的表現。

  總編輯圈點

  因為前所未見,所以備受爭(zhēng)議;因為意義重大,所以質疑不絕。在人類已有的(de)知識範疇,超固體作為 一種全新的物質形態,似乎注定不會順利拿到自己的“出生證”。然而(ér),科學從來(lái)就是在這種爭議和質疑中前行的。金恩(ēn)盛等人這項成果也許不會如此輕易(yì)地給這一(yī) 學術分歧畫上句號,但世界各國科學家近年(nián)來關於超固體展開的攻防戰,充分地(dì)詮釋(shì)了胡適先生在“大膽假設,小心求證”的名(míng)言中倡導的科學精(jīng)神和科(kē)學方法,這 同樣值得我們關(guān)注。

 

 

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