超固体，一种既坚硬如晶体又可无摩擦流动的矛盾物质状态，近日在偶极量子气体研究中展现出新的量子特性。由弗朗西斯卡·费莱诺领导的研究团队，深入探索了超固体在旋转作用下的固体与超流体特性如何相互作用，相关成果发表于《自然物理学》杂志。

实验中，研究团队利用磁场精确控制超固体量子气体的旋转，并观察到超固体量子液滴呈晶体状周期性排列，每个液滴都随外部磁场旋转而进动，且当涡流进入系统时，进动与公转开始同步。“超固体晶体并非无序旋转，”理论建模负责人埃琳娜·波利指出，“一旦量子涡旋形成，整个结构便与外部磁场产生节奏。”进行实验的安德里亚·利特维诺夫也激动地表示，看到数据与理论相符的瞬间，整个系统仿佛“突然进入了节奏”。

同步现象在自然界中屡见不鲜，而因斯布鲁克团队此次证明，即便是奇异的量子物质也能实现同步。这一发现不仅深化了对超固体这种不寻常物质状态的理解，更为探索量子系统提供了新方法。通过追踪同步，研究小组成功确定了涡旋出现的临界频率，这是旋转量子流体的一个基本且难以直接测量的特性。研究团队结合先进模拟技术与精密实验，利用“磁搅拌”技术旋转超固体，并高精度捕捉其演化过程。

该研究意义深远，不仅限于实验室范围。类似的涡旋动力学在中子星等宇宙天体中也有观测，超固体或成为探索宇宙尺度现象的新途径。“超固体是探索其他方法无法触及问题的完美场所，”波利强调，“它们虽在微米级实验室中产生，但行为可能与宇宙尺度现象相呼应。”

更多信息： 《旋转超固体中的同步》，《自然物理》(2025)。期刊信息： 《自然物理》