Superpadat
Dalam fisika materi terkondensasi, Superpadat adalah keadaan materi eksotis, yang secara simultan memiliki superfluiditas dan supersoliditas.[1][2][3] Keberadaan materi superpadat yang paradoks, yang memiliki sifat tatanan dan superfluiditas tampaknya tidak kompatibel, telah diprediksi sejak tahun 1960. Helium padat adalah kandidat alami, tetapi supersoliditas belum teramati, meskipun telah dilakukan berbagai upaya.[4]
Atom dingin dengan spin-orbit-coupling, interaksi kontak dan interaksi jarak jauh dapat menyediakan sistem untuk penelitian fase superpadat.[5] Fase superpadat materi menyandingkan dua sifat fisik yang saling berlawanan: fase struktur teratur jarak jauh dan sifat transpor fluida yang tidak menghilang.[6] Sedikit sekali minat karena kurangnya bukti eksperimental, telah menarik eksperimental teoretis yang kuat dalam beberpaa tahun terakhir sejak Kim dan Chan (Penn State, USA) yang melaporkan bukti untuk efek inersia nonklasik, tanda khas dari superfluiditas, dalam sampel padatan Helium-4.[7] Sampai saat ini tidak ada status superpadat helium-4 yang jelas telah diamati.[8]
Percobaan
[sunting | sunting sumber]Pada suhu di bawah 2,176 K helium-4 memasuki keadaan superfluida dan mengalir tanpa gesekan. "Gerak abadi" ini membuat superfluiditas - bahkan mungkin lebih dari elektroniknya, superkonduktivitas - manifestasi paling dramatis dari mekanika kuantum pada skala makrokospis. Terlepas dari daya tariknya, meskipun banyak pencairan superfluiditas di sistem lain, ini tetap merupakan fenomena yang tidak umum. Dari tahun 1938, ketika superfluiditas ditemukan, helium-4 adalah satu-satunya contoh yang diketahui sampai tahun 1972 ketika fenomena tersebut terlihat, pada suhu yang jauh lebih rendah, di helium-3. Perbedaan suhu antara perilaku dua isotop mencerminkan hubungan erat antara superluiditas dengan kondensasi Bose-Einstein - transisi yang terjadi ketika 'boson' terkumpul dalam satu keadaan mekanis kuantum. Atom helium-4 adalah boson, tetapi atom helium-4 adalah fermion dan harus berpasangan sebelum dapat mengembun menjadi satu keadaan.
Pada tahun 1995, sebuah percobaan dalam teknik pendinginan laser dan perangkap magnet menghasilkan pencapaian kondensasi Bose-Einstein dalam uap rubidium, yang menambah daftar sistem superfluida. Daftar itu sekarang mencakup gas-gas lain seperti gas hidrogen terlaporisasi-putaran, dan yang terbaru, gas molekul dari pasangan fermion. Kim dan Chan mengklaim pengamatan pertama dari perilaku superluida dalam bentuk padat. Sampel helium-4 padat, terkurung dalam pori-pori skala nano kaca Vycor dan diputar dalam osilator torsional, mengalami transisi dibawah sekitar 175 mk yang menimbulnya perilaku superpadat.[9]
Referensi
[sunting | sunting sumber]- ^ Saccani, S.; Moroni, S.; Boninsegni, M. (2012-04-24). "Excitation Spectrum of a Supersolid". Physical Review Letters. 108 (17). doi:10.1103/physrevlett.108.175301. ISSN 0031-9007.
- ^ Kunimi, Masaya; Kato, Yusuke (2012-08-24). "Mean-field and stability analyses of two-dimensional flowing soft-core bosons modeling a supersolid". Physical Review B. 86 (6). doi:10.1103/physrevb.86.060510. ISSN 1098-0121.
- ^ Heydarinasab, F; Abouie, J (2020-01-23). "Mixed-spin system with supersolid phases: magnetocaloric effect and thermal properties". Journal of Physics: Condensed Matter (dalam bahasa Inggris). 32 (16): 165804. doi:10.1088/1361-648x/ab61ca. ISSN 0953-8984.
- ^ Tanzi, L.; Roccuzzo, S. M.; Lucioni, E.; Famà, F.; Fioretti, A.; Gabbanini, C.; Modugno, G.; Recati, A.; Stringari, S. (2019-09-09). "Supersolid symmetry breaking from compressional oscillations in a dipolar quantum gas". Nature. 574 (7778): 382–385. doi:10.1038/s41586-019-1568-6. ISSN 0028-0836.
- ^ Zhang, Tie-Fu; Han, Wei; Liao, Ren-Yuan; Ye, Jin-Wu; Liu, Wu-Ming (2020-07-01). "Supersolid phase of cold atoms". The European Physical Journal D (dalam bahasa Inggris). 74 (7): 138. doi:10.1140/epjd/e2020-10127-3. ISSN 1434-6079.
- ^ Lamrani, M. Y. A. (2010-10). "Supersolid in thermal phase diagram of symmetric electron-hole semiconductor bilayer". 2010 14th International Workshop on Computational Electronics: 1–4. doi:10.1109/IWCE.2010.5677914.
- ^ Emilio Galli, Davide; Reatto, Luciano (2008-11-10). "Solid 4He and the Supersolid Phase: from Theoretical Speculation to the Discovery of a New State of Matter? –A Review of the Past and Present Status of Research–". Journal of the Physical Society of Japan. 77 (11): 111010. doi:10.1143/JPSJ.77.111010. ISSN 0031-9015.
- ^ Meisel, Mark W. (1992-05-02). "Supersolid 4He: an overview of past searches and future possibilities". Physica B: Condensed Matter. Proceedings of the Körber Symposium on Superfluid He in Rotation (dalam bahasa Inggris). 178 (1): 121–128. doi:10.1016/0921-4526(92)90186-V. ISSN 0921-4526.
- ^ Beamish, John (2004-01-15). "Condensed-matter physics: Supersolid helium". Nature (dalam bahasa English). 427 (6971): 204–206.