कमरे के तापमान पर एक सुपरसॉलिड

शोध-पत्र के अनुसार, 1956 में पेनरोज़ और ऑनसेगर ने एक अजीब सवाल पूछा था: क्या पदार्थ की एक ही अवस्था एक साथ क्रिस्टल हो सकती है, जिसके कण एक नियमित जालक में सजे हों, और संघनित अवस्था (कंडेनसेट) भी, जिसके कण एक ही क्वांटम तरंग साझा करते हों और बिना घर्षण के बहते हों? ऐसी अवस्था को सुपरसॉलिड कहते हैं।

पहले स्पष्ट प्रायोगिक संकेत 2017 में अति-ठंडे परमाणुओं के बादलों में मिले, और उसके बाद द्विध्रुवीय क्वांटम गैसों में, जो बूँदों की नियमित कतारों में टूट जाती हैं। तब से शोधकर्ताओं ने उनके कंपन, द्वि-आयामी कतारें और यहाँ तक कि क्वांटीकृत भँवर भी देखे हैं। लेकिन ये सभी सुपरसॉलिड कुछ नैनोकेल्विन पर मौजूद हैं, यानी परम शून्य से एक डिग्री के अरबवें हिस्से ऊपर, और इनके लिए भारी-भरकम शीतलन और निर्वात उपकरण चाहिए।

आधा प्रकाश, आधा पदार्थ

ठंड से बचने का एक रास्ता है एक्सिटॉन–पोलैरिटॉन, एक संकर अर्धकण (क्वासीपार्टिकल), जो कुछ हद तक प्रकाश है और कुछ हद तक पदार्थ। चूँकि पोलैरिटॉन लगातार पंप किए जाते हैं और लगातार रिसकर निकलते रहते हैं, वे कहीं ज़्यादा ऊँचे तापमानों पर सामूहिक क्वांटम सुसंगति बनाए रख सकते हैं। पोलैरिटॉन के कंडेनसेट और सुपरफ़्लुइड कार्बनिक पदार्थों और पेरोव्स्काइट में पहले से कमरे के तापमान पर काम करते हैं। हाल ही में फ़ोटोनिक क्रिस्टलों में एक पोलैरिटॉन सुपरसॉलिड बनाया गया था — लेकिन पारंपरिक अर्धचालकों के साथ, क्रायोजेनिक तापमानों पर।

हांगकांग विश्वविद्यालय में शियाओबो यिन और शियांग झांग के नेतृत्व में युआनहाओ गोंग, जिंगवेन मा और उनके सहयोगियों ने दोनों घटकों को मिलाया। उन्होंने लेड-ब्रोमाइड पेरोव्स्काइट, MAPbBr₃, के पतले एकल क्रिस्टल उगाए, 70 नैनोमीटर मोटी एक फ़िल्म चुनी, और उसे एक फ़ोटोनिक क्रिस्टल पर रखा: सिलिकॉन नाइट्राइड की एक परत, जिस पर हर 290 नैनोमीटर पर दोहराया जाने वाला पैटर्न उकेरा गया है। यह पैटर्न तय करता है कि प्रकाश कैसे चल सकता है, जिससे एक स्थिर, उच्च-गुणवत्ता वाला मोड और विपरीत दिशाओं में चलने वाले मोडों का एक जोड़ा बनता है।

दो दहलीज़ें

शोधकर्ताओं ने उपकरण को फ़ेम्टोसेकंड लेज़र स्पंदनों से पंप किया और उससे निकलने वाले प्रकाश को देखा।

• 13.14 µJ/cm² पर स्थिर मोड में एक कंडेनसेट बना।
• 15.89 µJ/cm² पर दोनों विपरीत-गामी मोडों में अचानक प्रकाश दिखा। कंडेनसेट एक अरैखिक “पैरामीट्रिक” प्रक्रिया के ज़रिए उन्हें ऊर्जा दे रहा था — लेखक दिखाते हैं कि वृद्धि-वक्र ठीक वैसे ही बदलते हैं जैसा ऐसी प्रक्रिया का अनुमान होता है। विपरीत तरंगों के एक जोड़े के भरने से द्रव की सहज, एकसमान सममिति टूट जाती है: यही सुपरसॉलिड की शुरुआत है।

दहलीज़ से नीचे (a), संघनन की दहलीज़ पर (b) और सुपरसॉलिड की दहलीज़ पर (c) उत्सर्जन, जहाँ कंडेनसेट की ऊर्जा पर दो विपरीत संवेगों ψ₁(±k) पर चमकीले बिंदु दिखते हैं। — चित्र 2, गोंग एवं अन्य (2026), arXiv:2609.40009।

एक क्रिस्टल जो चिप पर छपा नहीं है

सीधे चित्र लेने पर, चमकता द्रव 3.33 माइक्रोमीटर की दूरी पर नियमित धारियाँ दिखाता है, जो अनुमानित 3.46 के क़रीब है। उस आवर्तकाल का चिप के 290 नैनोमीटर वाले पैटर्न से कोई लेना-देना नहीं है: यह व्यवस्था उकेरी गई संरचना की छाप नहीं है, बल्कि अन्योन्य क्रियाओं से ही पैदा होती है। और यह नरम है: घनत्व बढ़ने के साथ दूरी लगातार खिसकती है।

क्वांटम पहलू की जाँच के लिए टीम ने दो एकल-फ़ोटॉन डिटेक्टरों से मापा कि दोनों विपरीत मोडों से आने वाला प्रकाश कैसे सहसंबद्ध है। शून्य विलंब पर सहसंबंध 1.0121 था, 1 के बहुत क़रीब, जो दोनों मोडों के बीच सुसंगति का हस्ताक्षर है। क्रिस्टलीय व्यवस्था और वैश्विक सुसंगति एक साथ: लेखकों के लिए, कमरे के तापमान पर सुपरसॉलिड का निर्णायक प्रमाण।

बाएँ: वास्तविक स्थान में सुपरसॉलिड, कंडेनसेट पर फैलता धारियों का पैटर्न। दाएँ: दोनों विपरीत मोडों के बीच सहसंबंध, शून्य विलंब पर 1.0121। — चित्र 4, गोंग एवं अन्य (2026), arXiv:2609.40009।

द्रवगतिकी से क्वांटम प्रकाश तक

उपकरण स्पंदनों से चलता है और लगातार प्रकाश खोता रहता है, इसलिए यह सुपरसॉलिड अपने परमाणु चचेरे भाइयों के विपरीत, साम्यावस्था से बाहर रहता है। लेखकों द्वारा उद्धृत पहले के प्रीप्रिंट कमरे के तापमान पर सुपरसॉलिडता को लक्ष्य बना चुके थे; यह शोध दोनों व्यवस्थाओं को सीधे देखने का दावा करता है। उनकी सूची में आगे: द्वि-आयामी पैटर्न, सुपरसॉलिड भँवर, वे कंपन जो इसकी कठोरता उजागर करते हैं — और, चूँकि सुपरसॉलिड बनाने वाला प्रकीर्णन ख़ुद ग़ैर-क्लासिकल प्रकाश का स्रोत है, स्क्वीज़्ड और उलझे (एंटैंगल्ड) प्रकाश का एक सुगठित, चिप पर आधारित स्रोत।