Robert Klatt
Suprasolidität ist ein quantenmechanischer Materiezustand, bei dem ein Körper gleichzeitig fest und flüssig ist. Forscher haben nun einen solchen Körper erstmals aus Licht produziert.
Lecce (Italien). Die Suprasolidität ist ein Materiezustand, bei dem ein Körper parallel die Struktur eines Festkörpers und die reibungslose Beweglichkeit einer Flüssigkeit besitzt. Er existiert lediglich in der Quantenphysik und nicht in der klassischen Physik. Supersolide Materie wurde bisher nur in Experimenten mit extrem kalten Atomen erzeugt, bei denen die quantenmechanischen Effekte dominieren.
Forscher des Institute of Nanotechnology des Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) haben laut einer Publikation im Fachmagazin Nature nun erstmals suprasolide Materie mit dem Licht eines Lasers und einem Aluminiumgalliumarsenidhalbleiter erzeugt.
„Wir haben Licht tatsächlich in einen Feststoff verwandelt. Das ist ziemlich beeindruckend.“
Die Basis des Forschungserfolgs haben die Wissenschaftler des Nationalen Forschungsrats bereits vor mehr als einem Jahrzehnt gesetzt, als sie experimentell nachgewiesen haben, dass sich Licht wie eine Flüssigkeit verhalten kann.
In dem Experiment haben die Forscher einen Laser auf einen Aluminiumgalliumarsenidhalbleiter mit feinen Rillen gerichtet. Es kam dadurch zu komplexen Wechselwirkungen zwischen dem Licht und dem Material und es entstanden dadurch Polaritonen, eine besondere Art von Hybridpartikeln. Durch die feinen Rillen wurden die Energiezustände und die Bewegung der Polaritonen so manipuliert, dass sie eine supersolide Struktur gebildet haben.
Laut den Wissenschaftlern konnten sie mit extrem präzisen Messmethoden beweisen, dass das Licht parallel eine feste Struktur besaß und ohne Widerstand fließen konnte. Weil zuvor noch kein Supersolid aus Licht erschaffen und analysiert wurde, war der Nachweis sehr komplex.
Die Physiker erklären, dass das Experiment dabei hilft, ein besseres Verständnis von Phasenübergängen in der Quantenphysik zu erlangen. Um die Eigenschaften des zweifelsfrei vorhandenen Supersolids genau bestimmen zu können, sind jedoch noch viele Messungen nötig.
Zudem erklären die Wissenschaftler, dass ihr Experiment zeigt, dass lichtbasierte Supersolids deutlich einfacher erschaffen und gesteuert werden können als Supersolids aus ultrakalten Atomen. Sie könnten deshalb dabei helfen, die besondere Materieform einfacher zu untersuchen.
Nature, doi: 10.1038/s41586-025-08616-9
