量子物理学：捕獲した双極子超固体における低エネルギーゴールドストーンモード

超固体は、超流動体の摩擦のない流れと固体の結晶に似た周期的な密度変調が組み合わさった、直観に反する物質の状態である。1950年代に初めて予測されて以来、この状態を実現しようとする実験的取り組みは主にヘリウムに重点を置いて行われてきたが、超固体性はまだ観測されていない。最近では、超固体性は極低温量子気体においても調べられており、決定的な特性の一部は、スピン–軌道結合したボース・アインシュタイン凝縮体（BEC）や、交差する2つの光共振器と結合したBECで誘起されている。しかし、いずれの系でも、伝搬するフォノンモードは観察されていない。最近、固有の相互作用に起因して自己組織化する形で結晶化が生じる双極子量子液滴アレイにおいて、超固体の3つの特徴的な特性のうちの2つ、すなわち周期的な密度変調と、同時に起こる大域的な位相コヒーレンスが観察された。今回我々は、低エネルギーゴールドストーンモードを直接観測し、この系の位相剛性を明らかにして、こうした液滴アレイが真に超固体であることを立証している。このモードのダイナミクスは、他の超流動系の第二音波の効果とよく似ており、結晶アレイと超流体密度の位相のずれた振動を特徴としている。このモードは、実験的に実現された状態の位相剛性の結果としてのみ存在しており、そのため超固体の超流動性を裏付けている。

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