Bilim insanları, ilk kez bir süper akışkanın daha tuhaf bir madde durumuna dönüştüğünü gözlemledi. Nature dergisinde yayımlanan bir çalışmada, araştırmacılar elektron ve elektron boşluğu ile birleşen eksitonların süper akışkandan süpersolide ve tekrar geri döndüğünü tespit etti. Bu, eksitonların ilk kez bir süpersolide yoğunlaştığının gözlemlendiği durum olup, suyun sıvıdan buza ve tekrar geri dönüşü gibi bir faz geçişini tersine çevrilebilir şekilde geçebilen bir madde örneğidir.
Süper akışkanlar, partiküllerin mutlak sıfırın hemen üstünde soğutulduğu ekstrem koşullarda, sürtünmeye karşı direnç göstermeden akan maddeler olarak tanımlanır. Süpersolitler ise, süper akışkanların daha da soğutulduğunda oluştuğu varsayılan bir madde halidir. Süpersolid yapılar, sıvıya benzeyen ama kristal örgüsü şeklinde düzenli partikül hareketine sahip olan ve kuantum vorteksleri oluşturabilen yapılardır.
Columbia Üniversitesi’nden fizikçi Cory Dean, “İlk kez, bir süper akışkanın bir faz geçişiyle süpersolide dönüştüğünü gördük” şeklinde açıklamada bulundu. Austin Teksas Üniversitesi’nden Jia Li ise, “Düşük sıcaklıkta eriyen bir yalıtkan faz görmek benzersizdir”, diyerek bulguların sıradışı bir eksiton katısı gösterdiğini belirtti.
Bu süreci incelemek için, araştırmacılar karbon atomlarından oluşan ve oldukça ince olan iki grafen yaprağını birbirine çok yakın bir mesafede yerleştirdi. Ardından, güçlü bir manyetik alan ekleyerek sistemi bir eksiton “çorbası” oluşturacak şekilde soğuttular. Eksitonlar, mutlak sıfırın 1.5 ila 4 derece üzerinde soğutulduğunda süper akışkan bir hale geçiş yaptı. Daha fazla soğutulduklarında ise, elektriksel olarak yalıtkan bir faza dönüştüler ve bu fazın teorik olarak varsayılan süpersolid durumu olabileceği tahmin edilmektedir.
Bu çalışma ile bilim insanları, süpersolit ve süper akışkanların davranışını daha iyi anlamayı ve madde fiziğine dair bilgilerimizi derinleştirerek yüksek sıcaklıkta çalışan süpersolitlerin uygulamalarına doğru adım atmayı hedefliyor. Daha fazla araştırma ile bu fenomenlerin sınırları ve doğrudan ölçüm yolları incelenecektir.
Kaynak: Zeng, Y., Sun, D., Zhang, N. J., Nguyen, R. Q., Shi, Q., Okounkova, A., Watanabe, K., Taniguchi, T., Hone, J., Dean, C. R., & Li, J. I. A. (2026). Observation of a superfluid-to-insulator transition of bilayer excitons. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-025-09986-w
