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新證據(jù)表明超固體可能真的存在

發(fā)布時(shí)間:2010-11-29 作者: 來源: 瀏覽:337697

      據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》雜志11月19日(北京時(shí)間)報(bào)道,科學(xué)家曾于2004年首次報(bào)告了超固體(或稱超固態(tài))的存在,處于 這種狀態(tài)下的固體能毫無摩擦力地流動(dòng),但同時(shí)也有專家質(zhì)疑當(dāng)時(shí)的研究人員對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解讀是錯(cuò)誤的,而現(xiàn)在,兩項(xiàng)更進(jìn)一步的研究表明,超固體可能已經(jīng)真的 被科學(xué)家制造出來了。

  根據(jù)量子理論,如果將某些固體冷卻到接近絕對(duì)零度,它們將變得沒有摩擦力,并且能像液體一樣流動(dòng),同時(shí)維持其晶格結(jié)構(gòu)。

  2004年,韓國(guó)科學(xué)和技術(shù)先進(jìn)研究所的金恩盛(音譯)和美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)的摩西?陳在《自然》雜志上報(bào)告稱,他們對(duì)冷卻后的液態(tài)氦施壓 直至原子被迫進(jìn)入晶格中,然后讓一個(gè)填滿了這種固體氦的滾筒先朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn),再朝反方向旋轉(zhuǎn),如此反復(fù)。當(dāng)該滾筒被冷卻時(shí),會(huì)更加頻繁地轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)方向。 他們推測(cè),這是因?yàn)橛行┖ぷ兂闪藷o摩擦力的超固態(tài),減少了同滾筒一起旋轉(zhuǎn)的氦的質(zhì)量,使?jié)L筒能更快地改變方向。

  但美國(guó)康乃爾大學(xué)的約翰?雷普對(duì)此解釋提出了質(zhì)疑。雷普認(rèn)為,滾筒能在更低溫度下更快地轉(zhuǎn)換方向是因?yàn)楹ひ呀?jīng)變成了不穩(wěn)定的“量子塑料”??一種科學(xué)家以前并不知曉、有別于超固態(tài)的物質(zhì)相位。他表示,是“量子塑料”增加的彈性讓滾筒更容易改變其旋轉(zhuǎn)方向。

  為了驗(yàn)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,并讓這種裝置僅朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn),而其內(nèi)部的滾筒則跟之前實(shí)驗(yàn)一樣,先朝一個(gè) 方向旋轉(zhuǎn),再朝反方向旋轉(zhuǎn)。他認(rèn)為,彈性應(yīng)該只能影響滾筒改變其旋轉(zhuǎn)方向的頻率,如果固態(tài)氦是量子塑料,那么,外部添加一個(gè)大的裝置并不會(huì)改變結(jié) 果。         

  然而,金恩盛的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)了變化,隨著溫度下降,滾筒旋轉(zhuǎn)方向改變的頻率并沒有加快。他表示,最好的解釋就是氦變成了超固體,因?yàn)樵谝粋€(gè)超固體中,持續(xù)的旋轉(zhuǎn)應(yīng)該導(dǎo)致渦系形成(如同液體中出現(xiàn)的一樣),從而干擾物質(zhì)的量子屬性,并且減少超固態(tài)物質(zhì)。

  與此同時(shí),西班牙加泰羅尼亞理工大學(xué)的雅洛斯拉弗?路特斯希恩和同事在最近的研究中也發(fā)現(xiàn)了超固態(tài)存在的更進(jìn)一步證據(jù)。他們表示,超固體氦之所 以流動(dòng)是因?yàn)樵诰Ц裰行纬闪硕?。該團(tuán)隊(duì)試驗(yàn)了這些洞在不同壓力下形成的可能性,結(jié)果證明,洞形成的壓力同金恩盛實(shí)驗(yàn)中確認(rèn)超固態(tài)氦出現(xiàn)比例最大時(shí)的壓力最 匹配,這說明金恩盛的實(shí)驗(yàn)的確提供了確鑿的證據(jù)(盡管并非全部證據(jù))表明固體氦中包含超固體。

  然而,雷普還是對(duì)此保持懷疑,他認(rèn)為,外部添加的裝置所補(bǔ)充的能量不會(huì)影響滾筒改變旋轉(zhuǎn)方向的頻率這一假設(shè)不對(duì)。他表示,研究人員看到的超固體信號(hào)正是“量子塑料”彈性的表現(xiàn)。

  總編輯圈點(diǎn)

  因?yàn)榍八匆姡詡涫軤?zhēng)議;因?yàn)橐饬x重大,所以質(zhì)疑不絕。在人類已有的知識(shí)范疇,超固體作為 一種全新的物質(zhì)形態(tài),似乎注定不會(huì)順利拿到自己的“出生證”。然而,科學(xué)從來就是在這種爭(zhēng)議和質(zhì)疑中前行的。金恩盛等人這項(xiàng)成果也許不會(huì)如此輕易地給這一 學(xué)術(shù)分歧畫上句號(hào),但世界各國(guó)科學(xué)家近年來關(guān)于超固體展開的攻防戰(zhàn),充分地詮釋了胡適先生在“大膽假設(shè),小心求證”的名言中倡導(dǎo)的科學(xué)精神和科學(xué)方法,這 同樣值得我們關(guān)注。

 

 

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