超固体空间有序的材料

超固态是指当物质处于在140万左右大气压下，物质的原子就可能被“压碎”。电子全部被“挤出”原子，形成电子气体，裸露的原子核紧密地排列，物质密度极大，这就是超固态。一个乒乓球大小的超固态物质，其质量可能大于1000吨。2016年1月，英国爱丁堡大学科学家利用钻石对顶砧制造出某种极端高压状态，从而生成“第五状态氢”，即超固态氢。

中文名

超固体

外文名

Supersolid

性质

一种空间有序的材料

特征

超流动性、零粘滞力

提出

超固体的概念最早在1969年由俄国物理学家安德列也夫（Alexander Andreev）和栗弗席兹（Ilya Liftshitz）提出。他们认为当温度接近绝对零度时，玻色子固体晶格中的空位（vacancies，理想晶体中移去一个原子将留下一个空位）将全部坍缩为相同的基态，即发生玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）。在超固态，空位将成为相干的实体（coherent entity），可以在剩下的固体内不受阻碍地移动，就象超流体一样。

只有非常弱束缚的元素如氦(He)才会成为超固体，因为只有它们的结构会受量子“零点能”有效的扰动从而留下空位。

发现

2004年宾州州立大学的Moses Chan和Eun-Seong Kim发现了超固体存在的证据。他们将固态氦-4样品放入一个容器中，使容器在极低的温度下以不同速度振荡，从而测定氦-4样品的转动惯量。当转速达到1000r/s，温度低至约0.2开时，他们发现固氦的转动惯量突然减小，其中有1%的样品相对实验室参照系保持静止，而其余99%正常转动。稍后，他们发现在块状固态氦中，如果做相同的实验将会发现类似的转动惯量下降，Moses Chan得出的结论是：这1%保持静止的固氦凝聚成为超固体，由于其类似于超流体零粘滞力的性质，另外99%的固氦可以不受任何摩擦力地从中“穿过”。

根据Reppy和Rittner的工作，无序在超固体的形成中发挥作用。M. Boninsegni等的计算机模拟则表明规则排列的缺陷如螺旋位错可导致超固体。

参考资料

1.转帖：宇宙的尽头、未来男性可能会消失等新知识·价值网