Uttrycket "superfluid quasicrystal" låter som något en serietidningskurk kan använda för att genomföra sina otäcka planer.

I verkligheten, det är en ny form av materia som föreslagits av teoretiska fysiker vid University of Texas i Dallas i en ny studie som publicerades i tidskriften Fysiska granskningsbrev . Deras studie beskriver också ett "recept" för att göra de exotiska materialen i labbet.

De flesta känner till materiens tre grundläggande tillstånd:fast, vätska och gas. Det finns faktiskt flera till, inklusive plasma, som finns inne i solen och andra stjärnor, och Bose-Einstein kondenserar, som är mycket täta och existerar endast vid de mest extrema kalla temperaturerna.

En supervätska är ett exotiskt tillstånd av materia med ovanliga egenskaper. Den har noll viskositet, vilket betyder att den kan flyta över en yta och inte sakta ner - eller förlora någon energi - på grund av friktion med ytan. Superfluider, såsom flytande helium, måste kylas till extremt låga temperaturer för att sådana egenskaper ska dyka upp.

"Om ditt morgonkaffe var en överflödig vätska, och du rörde om det med en sked, du kunde ta bort skeden och kaffet skulle aldrig sluta röra sig, "sa Dr Chuanwei Zhang, professor i fysik vid Institutionen för naturvetenskap och matematik och motsvarande författare till studien. "Vanliga vätskor kommer så småningom att sluta på grund av friktion med koppen."

Både en Superfluid och en Quasicrystal

För ungefär 50 år sedan, forskare föreslog en ny typ av material som kombinerade egenskaperna hos en superfluid med egenskaperna hos en fast kristall. Dubbade en supersolid, Det är bara de senaste åren som forskare har kunnat producera det ovanliga materialet i labbet.

"Inom fysiken, vi har en mycket strikt definition av vad en vätska är och vad en fast substans är, "Sade Zhang." Flytande vatten kan inte bete sig som ett fast ämne, och vice versa. De kan blandas ihop, till exempel i ett glas isvatten, men de är fortfarande separata former av materia. "

I kvantfysikens värld, som beskriver hur materia beter sig på nivån av atomer och enskilda partiklar, detta är inte alltid sant, Sa Zhang.

"Ett supersolid är en vätska som flyter utan friktion vars atomer också är arrangerade periodiskt, precis som de är i ett kristallfast, "sa han." Dessa två stater, som utesluter varandra i vår vardag, kan existera samtidigt i samma fysiska material i kvantvärlden. "

I deras nya studie, Zhang och hans kollegor föreslår nästa logiska steg - att föreslå en ny typ av materia som är både en superfluid och en kvasikristall.

En kristall, som bordsalt, har atomer som är ordnade i en högt ordnad, periodiskt mönster som är oförändrat när du roterar eller upprepar det, Sa Zhang. En schackbräda kan ses som en tvådimensionell kristall. Kvasikristaller, å andra sidan, är material vars atomer är ordnade och har struktur som i en kristall, men deras arrangemang är inte periodiskt - det upprepas inte.

"Vi ställde frågan, kan du få ett nytt kvantämnestillstånd som både är en kvasikristall och en supervätska? "sa Zhang.

Svaret är ja, åtminstone utifrån fysiska principer, Sa Zhang.

Materialet Zhang och hans kollegor föreslår ska flyta utan friktion samtidigt som det uppvisar ett icke -periodiskt, kvasikristallstruktur.

"Detta är en teori för närvarande, men i detta dokument föreslår vi en experimentell installation som liknar experimentet som producerade de första supersoliderna, "Sade Zhang." Den goda nyheten är, vi borde inte behöva uppfinna någon ny teknik för att faktiskt göra detta material. Det handlar i princip om att skjuta lasrar mot ett Bose-Einstein-kondensat. "

Junpeng Hou, huvudförfattaren till studien och en doktorand i fysik vid UT Dallas, sade att producera materialet kan fortfarande vara utmanande.

"Det kan ta flera år för nya supersolider att bli experimentellt realiserade, "Sade Hou." Men jag tror att vårt system inte skulle ta så lång tid, kanske ett eller två år. "