超固體

超固體（Supersolid）是一種空間有序（比如固體或晶體）的材料，但同時還具有超流動性。換句話說，超固體同時具有固體和流體的特性。當量子流體，比如 He－4 冷卻到某特徵溫度以下時，He－4 將經歷超流轉變，進入一個零黏性的態。這個轉變被認為與發生玻色－愛因斯坦凝聚有關。

超固體也譯作超固態。

基本介紹

• 中文名：超固體
• 外文名：Supersolid
• 性質：一種空間有序的材料
• 特徵：超流動性 零粘滯力

超固體的提出

超固體的概念最早在 1969 年由俄國物理學家安德列也夫（Alexander Andreev）和栗弗席茲（Ilya Liftshitz）提出。他們認為當溫度接近絕對零度時，玻色子固體晶格中的空位（vacancies，理想晶體中移去一個原子將留下一個空位）將全部坍縮為相同的基態，即發生玻色－愛因斯坦凝聚（BEC）。在超固態，空位將成為相干的實體（coherent entity），可以在剩下的固體內不受阻礙地移動，就象超流體一樣。

只有非常弱束縛的元素如氦（He）才會成為超固體，因為只有它們的結構會受量子“零點能” 有效的擾動從而留下空位。

超固體的發現

2004 年賓州州立大學的 Moses Chan 和 Eun－Seong Kim 發現了超固體存在的證據。他們將固態氦－4 樣品放入一個容器中，使容器在極低的溫度下以不同速度振盪，從而測定氦－4 樣品的轉動慣量。當轉速達到 1000r/s，溫度低至約 0.2 開時，他們發現固氦的轉動慣量突然減小，其中有 1% 的樣品相對實驗室參照系保持靜止，而其餘 99% 正常轉動。稍後，他們發現在塊狀固態氦中，如果做相同的實驗將會發現類似的轉動慣量下降，Moses Chan 得出的結論是：這 1% 保持靜止的固氦凝聚成為超固體，由於其類似於超流體零粘滯力的性質，另外 99% 的固氦可以不受任何摩擦力地從中“穿過”。

根據 Reppy 和 Rittner 的工作，無序在超固體的形成中發揮作用。M. Boninsegni 等的計算機模擬則表明規則排列的缺陷如螺旋位錯可導致超固體。