Uued katseandmed kõnelevad üliklaasi olemasolu poolt.
Ained hakkavad väga madalate temperatuuride juures tihtipeale kummaliselt käituma – kummaliselt selles mõttes, et nende omadused on nii erilised, et inimene ei oskagi neid ette kujutada. Niisuguseid imelisi omadusi tähistatakse erinevate üli-liiteliste sõnadega: ülijuhtivus, ülivoolavus. Hiljem on neile lisandunud ülitahkis ja üliklaas. Mõlemas viimatimainitud aineolekus esineb ülivoolavus – osa ainest liigub ülejäänu suhtes ilma vähimagi takistuseta. Ülitahkise (superkondensaadi) nime kandvat aineolekut tuntakse ühe katse järgi heelium-4-ga, mida on hiljem korduvalt kontrollitud ja millest on ka fyysika.ee uudistes varem juttu olnud (Ülitahkiste lõpp?).
Ülitahkises on üks osa aatomeid teistest justkui lahku löönud ja liigub neist sõltumatult. Kui niisuguse aine tükki pöörata, jääb osa sellest paigale ja ainult osa pöördub. Üliklaas on eelneva poolest ülitahkisega sarnane, ent erineb selle poolest, et temas pole igal aatomil kindlat paika kristallvõres, vaid aatomid paiknevad range korrata
 |
| Katse põhimõtteskeem: Ümber enda telje (pöörd)võnkuva anuma võnkesagedus muutub kindla temperatuuri juures järsult. Pilt: Science |
analoogselt klaasidega. Tuleb märkida, et vaatamata viimastel aastatel tehtud mahukale eksperimentaaltööle selles vallas on tõendid ülitahkise ja veel enam üliklaasi olemasolu kohta kaudsed ja neile leidub arvukalt nii pooldajaid kui skeptikuid. Siiski lisab just üliklaasi, kui uue aineoleku, olemasolule usutavust ajakirja Science värskes numbris ilmunud uurimus. Eksperimendis jälgiti pisikese, heelium-4-ga täidetud võnkuri võnkesageduse muutumist jahutamisel peaaegu absoluutse nulltemperatuurini. Kasutatud võnkur meenutab ehituselt mehaanilise kella ankrut – pisike rõngakujuline anum saab enda sümmeetriatelje ümber edasi-tagasi pöörduda. Ilmselt oleneb niisuguse võnkuri omavõnkesagedus liikuva osa massist. (Seda asjaolu kasutatakse mõnede kellade käigu reguleerimiseks). Kui rõngas on täidetud heelium-4-ga, millest osa muutub jahtumisel ülivoolavaks, tunneb ankur ühtäkki ainult seda osa rõnga massist, mis võngub ja ülivoolav osa ei lähe talle enam korda. Nii muutub omavõnkesagedus ja see annab märku aine oleku muutusest. Teine suurus, mida mõõdeti, oli võnkuri liikumise energia kandumine heeliumi seesmisele liikumisele. Nende kahe suuruse ajaline käik jahutamisel andis märku, et tegemist ei saa olla senise arusaama kohaselt lihtsa üleminekuga ülitahkise olekusse. Ehkki tulemuste interpreteerimine on alles algjärgus, peavad teadlased katse tulemusi pigem sarnasteks niisugustega, mida võiks oodata ilma kristallilise sisestruktuurita materjalilt ja seega peavad tehtud tööd võimalikuks kinnituseks uuele aineolekule – üliklaasile.
Samas ajakirjanumbris ilmus ka Nobeli füüsikapreemia laureaadi Philip W. Andersoni teoreetiline käsitlus ülitahkise küsimusest. Anderson jõuab järeldusele, et ülitahkise faasi saab adekvaatselt kirjeldada hõredalt paiknevate vakantside Bose-Einsteini kondensaadi moodustumisega ja sellele aitavad tunduvalt kaasa kristallvõre struktuuridefektid ja lisandid. Viimast kinnitavad ka eksperimendid. Lisaks väidab Anderson, et ka iga puhta Bose tahkise, so. niisuguse aine, mille aatomite tuumades on paarisarv tuumaosakesi, põhiseisundiks on absoluutsel nulltemperatuuril ülitahkis.
Allikad:
1. Science 1 May 2009: Evidence for a Superglass State in Solid 4He
2. Science 1 May 2009: A Gross-Pitaevskii Treatment for Supersolid Helium
3. Science 1 May 2009: A Glassy State of Supersolid Helium
4. physicsworld.com: Supersolids seen in new light
Toimetas Erik Randla