近年来，越来越多通用物质状态从实验室中制造出来，其中一种称为“超固体（Supersolid）”，在这种状态下所有原子都像固体一样排列在晶格结构，但同时又能自由流动，若在科幻小说中，大概就是你可以穿过一面看似固体的墙。之前，科学家只在一个维度中实现超固体，现在物理学家首次在实验室制造出二维超固体量子气体。
超固体（Supersolid）听起来可能会让你主动以为是超级坚硬的固体，实际上并非如此，这是一种所有分子（或原子、原子对）处于低温玻色–爱因斯坦凝态（Bose–Einstein condensate，BEC）的物质状态，和超流体（Superfluid）很相似，同样具有许多神奇特性，例如所有分子都表现得像同一个分子，熵为零、黏度为零、无摩擦力且能像液体一样流动，但同时又维持晶格结构。
该物质状态最早由理论物理学家尤金·格罗斯于1957年首次预测，他提出在接近绝对零度的温度时，固态氦-4晶体中的空位将会凝结，转变成和超流体一样的零黏度状态，但它看起来仍是固体。
2004年，美国宾州州立大学科学家陈鸿渭宣布发现了超固体，他将固氦冷冻到极低温、并使其在不同速度下振荡，结果发现粒子表现出无摩擦流动现象，就像发生在液氦的超流体现象，虽然后续调查发现实验似乎出错了，但研究人员仍继续努力观察固态氦的超固体相。
2017年，两个独立研究团队——苏黎世联邦理工学院与麻省理工学院，各自宣布观察到原子气体玻色-爱因斯坦凝聚态的超固体现象；到了2019年，奥地利因斯布鲁克大学Francesca Ferlaino团队首度证明了一维超固体存在，高磁性原子的BEC态可以在外加磁场中自发形成有序团簇，显现出各向同性（isotropic）超流体状态的超固体，为理论预测打开了新一条测试道路。
科幻小说中可以穿越的墙，实际上是超固体。 （Source：pixabay）
不过在一维超固体中，原子只能沿一个方向流动，现在，由德国汉诺威大学理论物理学家Luis Santos与因斯布鲁克大学Russell Bisset领导的团队，利用激光将镝-164（已知最具磁性的元素）原子冷却至接近绝对零度的温度并转变为玻色-爱因斯坦凝聚态。
由于镝-164的高磁性，当它转变为超流体后还会排列成液滴（droplet）像磁铁一样相互吸黏，而新实验中，研究人员制造出排列成锯齿形的液滴结构，成功将超固体诱导成二维结构。
虽然我们还不确定科学家是否有办法制造出更大的二维超固体，更别提超固体状态存在于极低温度下，但这项实验已是一大创举，将帮助科学家破解奇怪物质相背后更深层次的物理学，比如研究涡流如何在几个相邻液滴之间的孔形成。
新论文发布在《自然》（Nature）期刊。
（首图来源：因斯布鲁克大学）