Supersolider är material som är flytande och fasta samtidigt. Fysiker från Innsbruck och Genève har för första gången undersökt vad som händer när ett sådant tillstånd bringas ur balans. De upptäckte en mjuk form av ett fast ämne av stort intresse för vetenskapen. Som forskarna ledda av Francesca Ferlaino och Thierry Giamarchi rapporterar in Naturfysik , de kunde också vända processen och återställa supersoliditet.

Förra året, mer än femtio år efter de första teoretiska förslagen, forskare i Pisa, Stuttgart och Innsbruck lyckades för första gången oberoende av varandra skapa så kallade supersolider med hjälp av ultrakalla kvantgaser av högmagnetiska lantanidatomer. Detta tillstånd av materia är, på sätt och vis, fast och flytande samtidigt. "På grund av kvanteffekter, en mycket kall gas av atomer kan spontant utveckla både en kristallin ordning av en fast kristall och partikelflöde som en superfluid kvantvätska, dvs en vätska som kan flöda utan friktion, " förklarar Francesca Ferlaino från Institutet för kvantoptik och kvantinformation vid Österrikes vetenskapsakademi och institutionen för experimentell fysik vid universitetet i Innsbruck. "Mycket förenklat, ett dipolärt supersolid kan föreställas som en kedja av kvantdroppar som kommunicerar med varandra via ett superfluid bakgrundsbad, säger Thierry Giamarchi, teoretisk fysiker från universitetet i Genève.

Överraskande reversibel

I Naturfysik , forskarna rapporterar nu hur ett sådant supersolid tillstånd reagerar om superfluidbadet mellan dropparna dräneras genom kontroll av det externa magnetfältet. "Vi kunde visa att utan badet tappar dropparna snabbt kunskap om varandra och börjar bete sig som små oberoende kvantsystem - de faller av. Supersolid förvandlas till ett normalt fast ämne, " säger Maximilian Sohmen från Francecsa Ferlainos team. "Denna 'solid, ' dock, är fortfarande mjuk, den kan vingla och stödja många kollektiva excitationer, kallade fononer, ", tillägger Philipp Ilzhöfer från Innsbruck-teamet. "Detta gör detta tillstånd till ett mycket intressant men komplext studieämne med starka kopplingar till fasta tillståndets fysik och andra områden."

Kanske överraskande, Innsbruck-fysikerna kunde också vända denna avfasningsprocess:När de fyllde på bakgrundsbadet, dropparna förnyade sin kommunikation genom partikeltunnel och återupprättade supersoliditet.