超固态（物质存在的新状态）

超固态（物质存在的新状态）

超固态 （物质存在的新状态） 次浏览 | 2022.07.29 08:58:50 更新 来源 ：互联网 精选百科 本文由作者推荐 超固态物质存在的新状态

当物质处于在140万大气压下，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。一块乒乓球大小的超固态物质，其质量大于等于1000吨。该状态下的物质为一种晶体固态，但能像滑润的、无粘性的液体那样流动。物质的第五态即超固态，又称超密态。

中文名

超固态

外文名

supersolid

发现者

美国科学家

特点

密度很大

条件

气压大

简介

超固态是物质在空间内整齐的，紧密排列的具有超流体性质的一种物质。一块乒乓球大小的超固态物质，其质量至少在1000吨以上。在通常状况下，铁的密度是每立方厘米7.9克，为普通岩石密度的的两倍多。铂的密度是每立方厘米21.5克，约为铁的密度的2.8倍，其密度在地球上可谓大矣。然而，在宇宙中有些天体的密度却大得惊人。 在低温时，电子气是简并的。对于理想的简并电子气，在零温时，电子所具有的最高动量(称为费密动量pF)为，式中为，h为普朗克常数，n为电子数密度。可见，即使在零温时，电子仍然具有相当高的动量，可以产生相当高的压力。

性质

物质存在的一种形态，这种形态下的固体物质，由于压力和温度增加到一定程度，原子核和电子紧紧挤在一起，原子内部不再有空隙。白矮星内部和地球中心区域都有超固态物质。[2]

研究历史

科学家曾于2004年首次报告了超固态（或称超固体）的存在，处于这种状态下的固体能够进行毫无摩擦力的流动，但同时也有专家质疑当时的研究人员对于实验结果的解读是错误的。 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。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。

存在部位

有研究认为，在白矮星里面，压力和温度高，这种状态下，不但原子之间的空隙消失，原子外围的电子层也被压碎了，所有的原子核和电子都紧紧地挤在一起，不再有什么空隙。这样的物质被称做超固态物质。

参考资料