我们终于有了一个可以工作的超固体。这就是它的重要性。

想象一下一颗完整的钻石，其内部无摩擦地移动，或者一个成型的冰块，其紧密堆积的内容物毫不费力地流动。这些听起来可能很奇怪，甚至是不可能的。但对物理学家来说，它们与他们最近创造的东西相差无几：一种称为超固体的奇怪物质状态。

过去几年，科学家们一直在实验室中制造超固体，尺寸非常小。现在，一组物理学家制造出了迄今为止最复杂的超固体：一种像纸一样存在于二维空间中的超固体。他们于上周三在《自然》杂志上发表了他们的研究成果。

奥地利因斯布鲁克大学物理学家、 《自然》杂志论文的主要作者马修诺西亚 (Matthew Norcia) 表示：“将超固体带入二维空间一直是一个杰出的目标。”

那么超固体到底是什么呢？从根本上讲，超固体包含两种不同物质状态的属性，一种是普通的，另一种则相当深奥。

第一种状态是固体，这是最普通的物质形态之一。你此刻很可能正在接触固体。重要的是，对于物理学家来说，固体之所以有趣，是因为里面的原子被保持在刚性结构中。这就是为什么你通常看不到像水一样流动的固体物体。

但第二种物质状态你可能不太常见：超流体。超流体是一种量子力学的怪癖，它是一种行为类似于零粘度流体的物质。科学家通过将氦冷却到略高于绝对零度的温度，瞥见了超流体。它们可以毫不费力地爬上墙壁或在表面上滑动。

超固体将固体和超流体合二为一：固体像流体一样流动，没有摩擦，没有阻力。如果这听起来很奇怪，那完全是自然现象。它只是量子力学的产物，量子力学是一种在最小尺度上控制宇宙的特殊物理学。

法国巴黎北索邦大学物理学家 Bruno Labruthe-Tolra 写道：“要想象超固体，可以想象一下浸入液态水中的一块冰块，水在冰块中无摩擦流动，”他没有参与这项新研究的最新论文，但在《自然》新闻观点杂志上发表。

这不是一个全新的想法；物理学家自 20 世纪 60 年代以来就一直在提出这个想法。但几十年来，我们一直不清楚我们能否在地球上制造出超固体。直到 2010 年代，科学家才开始在实验室中制造超固体方面取得具体进展。

[相关：时间晶体到底是什么？为什么物理学家对它们如此痴迷？]

起初，科学家试图在过冷氦气中寻找超固体。超流体存在于氦气中，氦气的原子性质使其成为理想状态，因此在其中也可能发现超固体似乎是合乎逻辑的。但这项努力尚未取得成果。

十年后，物理学家开始转向其他元素，如铷和镧。当你捕获少量气态原子并将它们冷却到绝对零度（最低温度，约 -460 华氏度）以上几分之一度时，它们会凝结成一整套量子奇异物质。这被称为玻色-爱因斯坦凝聚态。

因此，要制造超固体，首先要捕获一些原子，然后冷却它们，然后研究它们的相互作用。“如果你正确地调整它们，并且正确地调整陷阱的形状，你就能得到超固体，”主要作者诺西亚说。

利用这种方法，2019年，研究人员开始创建一种基本的一维超固体：本质上是一条直线的细超固体管。

这就是诺尔恰和他在因斯布鲁克大学和奥地利科学院的同事们现在所做的。通过改进他们用来捕获原子的装置和他们用来凝聚原子的工艺，他们能够将超固体从一维扩展到二维：从微小的管子变成小片。

“这一证明是一个关键的进步，因为证明一个系统表现出超流动性的一种直接方法是研究其在旋转下的特性，”Labruthe-Tolra 写道，“如果系统只有一个维度，就无法实现这种分析。”

既然研究人员已经创造出了二维超固体，他们能制造出三维超固体吗？他们能制造出可以触摸的真正的超固体吗？

诺尔恰表示，可能不会很快实现，但他表示，这个问题一直在物理学家的脑海中萦绕。目前，他不确定他们如何利用现有的技术来实现这一点。

目前，研究人员希望研究他们所创造的超固体。尽管他们已经成功创造了超固体，但物理学家对此仍然知之甚少。