超固態(tài)

科學家曾于2004年首次報告了超固態(tài)（或稱超固體）的存在，處于這種狀態(tài)下的固體能夠進行毫無摩擦力的流動，但同時也有專家質(zhì)疑當時的研究人員對于實驗結(jié)果的解讀是錯誤的。

2004年，韓國科學和技術(shù)先進研究所的金恩盛（音譯）和美國賓夕法尼亞州立大學的摩西·陳在《自然》雜志上報告稱，他們對冷卻后的液態(tài)氦施壓直至原子被迫進入晶格中，然后讓一個填滿了這種固體氦的滾筒先朝一個方向旋轉(zhuǎn)，再朝反方向旋轉(zhuǎn)，如此反復。當該滾筒被冷卻時，會更加頻繁地轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)方向。他們推測，這是因為有些氦變成了無摩擦力的超固態(tài)，減少了同滾筒一起旋轉(zhuǎn)的氦的質(zhì)量，使?jié)L筒能更快地改變方向。

但美國康乃爾大學的約翰 雷普對此解釋提出了質(zhì)疑。雷普認為，滾筒能在更低溫度下更快地轉(zhuǎn)換方向是因為氦已經(jīng)變成了不穩(wěn)定的“量子塑料”――一種科學家以前并不知曉、有別于超固態(tài)的物質(zhì)相位。他表示，是“量子塑料”增加的彈性讓滾筒更容易改變其旋轉(zhuǎn)方向。

為了驗證雷普的說法是否正確，金恩盛將滾筒放置在一個更大的裝置中，并讓這種裝置僅朝一個方向旋轉(zhuǎn)，而其內(nèi)部的滾筒則跟之前實驗一樣，先朝一個方向旋轉(zhuǎn)，再朝反方向旋轉(zhuǎn)。他認為，彈性應該只能影響滾筒改變其旋轉(zhuǎn)方向的頻率，如果固態(tài)氦是量子塑料，那么，外部添加一個大的裝置并不會改變結(jié)果。

然而，金恩盛的研究團隊發(fā)現(xiàn)，實驗結(jié)果出現(xiàn)了變化，隨著溫度下降，滾筒旋轉(zhuǎn)方向改變的頻率并沒有加快。他表示，最好的解釋就是氦變成了超固體，因為在一個超固體中，持續(xù)的旋轉(zhuǎn)應該導致渦系形成（如同液體中出現(xiàn)的一樣），從而干擾物質(zhì)的量子屬性，并且減少超固態(tài)物質(zhì)。

與此同時，西班牙加泰羅尼亞理工大學的雅洛斯拉弗 路特斯希恩和同事在最近的研究中也發(fā)現(xiàn)了超固態(tài)存在的更進一步證據(jù)。他們表示，超固體氦之所以流動是因為在晶格中形成了洞。該團隊試驗了這些洞在不同壓力下形成的可能性，結(jié)果證明，洞形成的壓力同金恩盛實驗中確認超固態(tài)氦出現(xiàn)比例最大時的壓力最匹配，這說明金恩盛的實驗的確提供了確鑿的證據(jù)（盡管并非全部證據(jù)）表明固體氦中包含超固體。

然而，雷普還是對此保持懷疑，他認為，外部添加的裝置所補充的能量不會影響滾筒改變旋轉(zhuǎn)方向的頻率這一假設不對。他表示，研究人員看到的超固體信號正是“量子塑料”彈性的表現(xiàn)。

2016年1月，英國愛丁堡大學科學家利用鉆石對頂砧制造出某種極端高壓狀態(tài)，從而生成“第五狀態(tài)氫”，即超固態(tài)氫。

有研究認為，在白矮星里面，壓力和溫度高，這種狀態(tài)下，不但原子之間的空隙消失，原子外圍的電子層也被壓碎了，所有的原子核和電子都緊緊地擠在一起，不再有什么空隙。這樣的物質(zhì)被稱做超固態(tài)物質(zhì)。 2100433B

物質(zhì)的第五態(tài)即超固態(tài)，又稱超密態(tài)。當物質(zhì)處于在140萬大氣壓下，物質(zhì)的原子就可能被“壓碎”。電子全部被“擠出”原子，形成電子氣體，裸露的原子核緊密地排列，物質(zhì)密度極大，這就是超固態(tài)。超固態(tài)是物質(zhì)在空間內(nèi)整齊的，緊密排列的具有超流體性質(zhì)的一種物質(zhì)。

在低溫時，電子氣是簡并的。對于理想的簡并電子氣，在零溫時，電子所具有的最高動量(稱為費密動量pF)為：式中為，h為普朗克常數(shù)，n為電子數(shù)密度?？梢?，即使在零溫時，電子仍然具有相當高的動量，可以產(chǎn)生相當高的壓力。

美國科學家曾宣稱他們可能發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)存在的新狀態(tài)-超固態(tài)（或超固體）。如果他們的發(fā)現(xiàn)是正確的話，那么他們所見到的則是一種十分奇異的物質(zhì)狀態(tài)。該狀態(tài)下的物質(zhì)為一種固態(tài)晶體，但令人驚訝的是，它能像滑潤的、無粘性的液體那樣流動。

物質(zhì)的一般情況下，物質(zhì)都有三態(tài)，如水的三態(tài)為冰、水、水蒸氣，分別

為固體，液體和氣體。當然，物質(zhì)還有其他兩種存在的形態(tài)，叫做等離子態(tài)和超固態(tài)。處于等離子態(tài)的物質(zhì)叫做等離子體，處于超固態(tài)的物質(zhì)叫做超固體。

注：某些實驗十分危險，這里未寫。

物態(tài)固態(tài)

可以通過將液態(tài)物體加壓或冷凍至凝點，也可以將超固態(tài)的物質(zhì)減壓生成。

物態(tài)液態(tài)

可以通過固態(tài)物質(zhì)加熱或減壓生成，也可以通過氣態(tài)物質(zhì)冷凝或加壓生成。

物態(tài)氣態(tài)

可以將液態(tài)物質(zhì)蒸發(fā)。2100433B