ზემყარი მატერია არის უჩვეულო კვანტური მდგომარეობა, რომელიც ერთდროულად ფლუიდისა და მყარის მახასიათებლებს ავლენს. ახლა მეცნიერებმა ეს მდგომარეობა სინათლის გამოყენებით მიიღეს. ეს მნიშვნელოვანი მიღწევაა, რადგან შესაძლოა ახალ კვანტურ და ფოტონურ ტექნოლოგიებს დაედოს საფუძვლად.

მყარის, თხევადის, აირადისა და პლაზმურის გარდა, სამყაროში კიდევ არაერთი "ეგზოტიკური" ფიზიკური მდგომარეობა არსებობს. მათ შორისაა ზემყარი, რომელსაც მყარის მსგავსად კრისტალური სტრუქტურა აქვს, მაგრამ ისე მოძრაობს, როგორც დენადი ფლუიდი.

"შეგვიძლია, ზემყარი მატერია წარმოვიდგინოთ როგორც ფლუიდი, რომელიც სივრცეში პერიოდულად განლაგებული თანმიმდევრული კვანტური წვეთების სახით გვხვდება. ისინი წინააღმდეგობას თავისუფლად ლახავს ისე, რომ სივრცით განლაგებასა და საერთო დისტანციას ინარჩუნებს, როგორც მყარი სხეული", — აცხადებს ფიზიკოსი ლაკოპო კარუზოტო.

აქამდე ზემყარი მატერია მხოლოდ ატომებისგან იყო შექმნილი, თუმცა ახლა იტალიელმა მეცნიერებმა ამისთვის სინათლე გამოიყენეს, რაც პირველი მსგავსი შემთხვევაა.

"ეს ეგზოტიკური კონდენსირებული მატერია ნახევარგამტარ ნანოსტრუქტურაში დენადი სინათლის სახითაა რეალიზებული. ის მისი ფიზიკური მახასიათებლების ახალი და კონტროლირებადი გზით შესწავლის საშუალებას მოგვცემს და ამ ცოდნას, პოტენციურად, სინათლის წარმომქმნელ მოწყობილობებშიც გამოვიყენებთ", — ამბობს ფიზიკოსი დარიო ჯერისი.

ექსპერიმენტისთვის მეცნიერებმა ფოტონები, ლაზერიდან მომავალი სინათლის ნაწილაკები, მატერიას შეუკავშირეს. კერძოდ, სხივები ნახევარგამტარი გალიუმის არსენიდისკენ მიმართეს. ასეთი ურთიერთქმედებისას კვაზინაწილაკები წარმოიქმნება, რომელთაც პოლარიტონს უწოდებენ.

ამგვარი მეთოდი აქამდე სინათლის მეშვეობით ზედენადი მდგომარეობის მისაღებად ჰქონდათ გამოყენებული. ზემყარი მატერიის შესაქმნელად დამატებითი ნაბიჯების გადადგმაა საჭირო. მაგალითად, გალიუმის არსენიდს ისეთი სტრუქტურა ჰქონდა, რომ ფოტონების სამ სხვადასხვა კვანტურ მდგომარეობაში გადაყვანის საშუალებას იძლეოდა.

პირველ ჯერზე სინათლის ნაწილაკებმა მდგომარეობის შეცვლა ნულოვანი იმპულსით დაიწყო, მაგრამ როგორც კი პროცესში უფრო მეტი ფოტონი ჩაერთო, ისინი ორ მომიჯნავე მდგომარეობაში გადავიდა. ამან პოლარიტონები, საბოლოოდ, ე.წ. შეკავშირებული მდგომარეობის კონტინუუმში გადაიყვანა.

სწორედ ამის შედეგად ჩამოყალიბდა მყარი მატერიის სივრცული სტრუქტურა ნახევარგამტარში, თუმცა ზედენადი მახასიათებელი მაინც შენარჩუნდა. ამან მთლიანი სისტემა ზემყარად აქცია, რაც გუნდმა დაკვირვებებით დაადასტურა.

ახალი ნაშრომი გამოცემაში Nature გამოქვეყნდა.