超固態

超固態是物質在空間內整齊的，緊密排列的具有超流體性質的一種物質。

在低温時，電子氣是簡併的。對於理想的簡併電子氣，在零温時，電子所具有的最高動量(稱為費密動量pF)，即使在零温時，電子仍然具有相當高的動量，可以產生相當高的壓力。

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

實驗(4張)

科學家曾於2004年首次報告了超固態（或稱超固體）的存在，處於這種狀態下的固體能夠進行毫無摩擦力的流動，但同時也有專家質疑當時的研究人員對於實驗結果的解讀是錯誤的。 ^[2] 

2004年，韓國科學和技術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》雜誌上報告稱，他們對冷卻後的液態氦施壓直至原子被迫進入晶格中，然後讓一個填滿了這種固體氦的滾筒先朝一個方向旋轉，再朝反方向旋轉，如此反覆。當該滾筒被冷卻時，會更加頻繁地轉換旋轉方向。他們推測，這是因為有些氦變成了無摩擦力的超固態，減少了同滾筒一起旋轉的氦的質量，使滾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疑。雷普認為，滾筒能在更低温度下更快地轉換方向是因為氦已經變成了不穩定的“量子塑料”――一種科學家以前並不知曉、有別於超固態的物質相位。他表示，是“量子塑料”增加的彈性讓滾筒更容易改變其旋轉方向。

為了驗證雷普的説法是否正確，金恩盛將滾筒放置在一個更大的裝置中，並讓這種裝置僅朝一個方向旋轉，而其內部的滾筒則跟之前實驗一樣，先朝一個方向旋轉，再朝反方向旋轉。他認為，彈性應該只能影響滾筒改變其旋轉方向的頻率，如果固態氦是量子塑料，那麼，外部添加一個大的裝置並不會改變結果。

然而，金恩盛的研究團隊發現，實驗結果出現了變化，隨着温度下降，滾筒旋轉方向改變的頻率並沒有加快。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，持續的旋轉應該導致渦系形成（如同液體中出現的一樣），從而干擾物質的量子屬性，並且減少超固態物質。

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現了超固態存在的更進一步證據。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，結果證明，洞形成的壓力同金恩盛實驗中確認超固態氦出現比例最大時的壓力最匹配，這説明金恩盛的實驗的確提供了確鑿的證據（儘管並非全部證據）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。 ^[2] 

2016年1月，英國愛丁堡大學科學家利用鑽石對頂砧製造出某種極端高壓狀態，從而生成“第五狀態氫”，即超固態氫。 ^[1] 

有研究認為，在白矮星裏面，壓力和温度高，這種狀態下，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，不再有什麼空隙。這樣的物質被稱做超固態物質。 ^[3-4]