作业帮超固体真的存在吗?
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：语文作业 时间：2024/04/19 23:14:19
超固体真的存在吗?
根据量子理论,如果将某些固体冷却到接近绝对零度,它们将变得没有摩擦力,并且能像液体一样流动,同时维持其晶格结构.2004年,韩国科学和技术先进研究所的金恩盛(音译)和美国宾夕法尼亚州立大学的摩西·陈在《自然》杂志上报告称,他们对冷却后的液态氦施压直至原子被迫进入晶格中,然后让一个填满了这种固体氦的滚筒先朝一个方向旋转,再朝反方向旋转,如此反复.当该滚筒被冷却时,会更加频繁地转换旋转方向.他们推测,这是因为有些氦变成了无摩擦力的超固态,减少了同滚筒一起旋转的氦的质量,使滚筒能更快地改变方向.但美国康乃尔大学的约翰·雷普对此解释提出了质疑.雷普认为,滚筒能在更低温度下更快地转换方向是因为氦已经变成了不稳定的“量子塑料”——一种科学家以前并不知晓、有别于超固态的物质相位.他表示,是“量子塑料”增加的弹性让滚筒更容易改变其旋转方向.为了验证雷普的说法是否正确,金恩盛将滚筒放置在一个更大的装置中,并让这种装置仅朝一个方向旋转,而其内部的滚筒则跟之前实验一样,先朝一个 方向旋转,再朝反方向旋转.他认为,弹性应该只能影响滚筒改变其旋转方向的频率,如果固态氦是量子塑料,那么,外部添加一个大的装置并不会改变结果.然而,金恩盛的研究团队发现,实验结果出现了变化,随着温度下降,滚筒旋转方向改变的频率并没有加快.他表示,最好的解释就是氦变成了超固体,因为在一个超固体中,持续的旋转应该导致涡系形成(如同液体中出现的一样),从而干扰物质的量子属性,并且减少超固态物质.与此同时,西班牙加泰罗尼亚理工大学的雅洛斯拉弗·路特斯希恩和同事在最近的研究中也发现了超固态存在的更进一步证据.他们表示,超固体氦之所以流动是因为在晶格中形成了洞.该团队试验了这些洞在不同压力下形成的可能性,结果证明,洞形成的压力同金恩盛实验中确认超固态氦出现比例最大时的压力最匹配,这说明金恩盛的实验的确提供了确凿的证据(尽管并非全部证据)表明固体氦中包含超固体.然而,雷普还是对此保持怀疑,他认为,外部添加的装置所补充的能量不会影响滚筒改变旋转方向的频率这一假设不对.他表示,研究人员看到的超固体信号正是“量子塑料”弹性的表现.总编辑圈点 因为前所未见,所以备受争议；因为意义重大,所以质疑不绝.在人类已有的知识范畴,超固体作为 一种全新的物质形态,似乎注定不会顺利拿到自己的“出生证”.然而,科学从来就是在这种争议和质疑中前行的.金恩盛等人这项成果也许不会如此轻易地给这一 学术分歧画上句号,但世界各国科学家近年来关于超固体展开的攻防战,充分地诠释了胡适先生在“大胆假设,小心求证”的名言中倡导的科学精神和科学方法,这同样值得我们关注.