Các nhà khoa học vừa công bố phát hiện mang tính cách mạng về Supersolid – một trạng thái vật chất kỳ lạ sở hữu cấu trúc rắn nhưng lại có thể chảy như chất lỏng. Đây là lần đầu tiên nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc khuấy động và quan sát các "xoáy lượng tử" – dấu hiệu đặc trưng của tính chất siêu lỏng, mở ra cánh cửa mới cho việc nghiên cứu các hiện tượng lượng tử bí ẩn.
Trong cuộc sống, chúng ta thường chỉ thấy vật chất ở các trạng thái quen thuộc như rắn, lỏng, khí, và plasma. Nhưng khi bước vào thế giới vật lý lượng tử, vật chất có thể mang những đặc tính kỳ diệu, thách thức mọi định nghĩa thông thường. Đặc biệt, Supersolid là một trạng thái vật chất có cấu trúc như tinh thể rắn, nhưng lại có khả năng chảy qua các nguyên tử rắn của chính nó mà không gặp trở ngại. Điều này đồng nghĩa với việc Supersolid có thể duy trì hình dạng ổn định như chất rắn nhưng vẫn có thể chuyển động và chảy tự do như chất lỏng.
Sự tồn tại của Supersolid: Từ giả thuyết đến thực tiễn
Khoảng 50 năm trước, các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết về sự tồn tại của Supersolid. Đây là một chất rắn kỳ lạ có tính chất siêu lỏng, cho phép một số nguyên tử bên trong cấu trúc của nó có thể di chuyển mà không gặp sự cản trở. Nhưng đến nay, việc quan sát và xác nhận hành vi di chuyển đặc biệt của Supersolid vẫn là điều bí ẩn.
Trong nghiên cứu đột phá gần đây, nhóm của nhà vật lý Francesca Ferlaino tại Đại học Innsbruck, Áo, đã tạo ra và khuấy động thành công Supersolid, ghi nhận sự xuất hiện của những xoáy lượng tử - dấu hiệu đặc trưng của chất lỏng lượng tử. Theo bà Ferlaino, xoáy lượng tử không chỉ đơn giản là dòng chảy thông thường, mà là những lỗ nhỏ, quay theo tốc độ riêng và sắp xếp thành mô hình đều đặn, giống như các lỗ trên một miếng phô mai Gruyère nhưng được tổ chức có trật tự.
Cửa sổ vào những điều kiện khắc nghiệt của vũ trụ
Phát hiện về Supersolid không chỉ là một khám phá kỳ thú về một trạng thái vật chất mới mà còn có thể là chìa khóa giúp chúng ta hiểu hơn về những hiện tượng xảy ra ở những nơi xa xôi và khắc nghiệt nhất của vũ trụ. Các nhà khoa học cho rằng trạng thái vật chất này có thể được tìm thấy tại các lõi của sao neutron – những thiên thể cực kỳ đặc và siêu dày đặc. Khi sao neutron quay nhanh chậm thất thường, một số nhà nghiên cứu tin rằng có thể chính các xoáy lượng tử siêu lỏng bên trong đã tác động đến sự chuyển động của sao.
Bước tiến mới này không chỉ giúp con người mở rộng hiểu biết về vật chất và các hiện tượng lượng tử mà còn tạo điều kiện để mô phỏng các điều kiện siêu khắc nghiệt trong vũ trụ, nơi các quy tắc vật lý thông thường không còn áp dụng.