中国研究人员发现具有极高冷却潜力的“超固体”

超固体样品。 /CMG

超固体样品。 /CMG

中国科学家取得了一项突破性的发现,可能会彻底改变冷却技术:第一个证实现实世界固体材料中存在超固态的证据。

这种奇特的物质状态将固体的刚性与超流体的无摩擦流动相结合,为不依赖日益稀缺的氦元素的高效冷却装置提供了潜力。

在全球范围内,科学家和工业界都面临着氦气短缺的问题。 这种惰性气体对于实现超导磁体和 MRI 机器等先进研究和技术所需的极低温度至关重要。 但由于储量有限且开采成本不断上升,寻找替代品至关重要。

这就是新发现的超固体材料的用武之地。它由钴制成,可以冷却到接近绝对零(几乎-273摄氏度),即可能的最冷温度,而不需要氦气。

“我们将这种材料放入磁场中,然后试图去除磁场,同时防止热量泄漏,”该研究的首席科学家之一、中国科学院大学的苏刚教授解释道。 “当我们慢慢减少磁场时,材料的温度也慢慢降低,最终达到 94 米开尔文。” 一开尔文等于一千米开尔文。

调整冷却装置。  /CMG

调整冷却装置。 /CMG

调整冷却装置。 /CMG

自 20 世纪 70 年代以来,超固体的概念一直吸引着物理学家,但在真实材料中证明其存在仍然难以实现。 这项发表在科学杂志《自然》上的新研究为钴酸盐材料中这种奇怪状态的“量子自旋类似物”提供了令人信服的证据。

虽然仍处于早期阶段,但这一发现开启了令人兴奋的可能性。 研究人员的目标是实现更低的温度,为不需要氦气的冰箱铺平道路。 此类设备可以为未来量子计算机创造理想的环境,并促进各种科学研究。