超固态量子物质的新突破
近日，科学家首次利用光子成功观测到超固态量子物质，这一突破性研究由意大利莱切纳米技术研究所（CNR Nanotec）的团队主导，研究成果发表在《自然》杂志上。超固态是一种奇特的量子物质，同时具备超流体（零黏度）和晶体结构（空间有序）的特性。此前，这种物质通常只能通过超冷原子来制备，而此次使用光子实现超固态的观测，为科学家提供了研究量子物质相变特性的新途径。
什么是超固态？
超固态是一种量子物质状态，它兼具超流体和固体的特性。具体来说，超固态物质在表现出零黏度的同时，还拥有类似晶体的空间排列结构。这种物质状态最初由玻色-爱因斯坦凝聚态理论预测，并在超冷原子实验中得到验证。然而，此次研究首次利用光子实现了超固态的观测，为量子物质研究开辟了新的方向。
实验的关键突破
研究团队使用了一种带有脊状结构的砷化镓材料。当光照射到这些脊状结构时，会形成一种称为极化激元的准粒子。由于脊状结构的预先设计限制，这些粒子最终形成了超固态。CNR Nanotec的Antonio Gianfate和帕维亚大学的Davide Nigro在《自然》的研究简报中将光子与砷化镓半导体平台的相互作用描述为“量子剧场”。
研究团队进一步解释说，通过增加准粒子的数量，更多的凝聚态通过参数散射形成，最终构建出超固态结构。实验的第二部分则是验证这种物质状态是否真正具备超固态的特性。由于此前从未有人使用光子制备过这种量子物质状态，研究团队最终确认，捕获的粒子确实同时表现出零黏度和固体的特性。
未来研究方向
科学家认为，基于光子的超固态可能比基于原子的超固态更容易操作。未来，研究团队希望进一步探索这种量子物质的特性，特别是量子物质在相变过程中的变化规律。这一研究不仅深化了我们对超固态的理解，也为量子物质的研究提供了新的工具和方法。
物质的复杂性
虽然我们在学校中学习到的物质状态主要包括固体、液体、气体和等离子体，但在量子领域中，物质的表现形式远比这些复杂。从玻色-爱因斯坦凝聚态到超固态，科学家正不断揭示物质的新特性，为人类探索自然界的奥秘提供了更多的可能性。
