古德凱德研究小組利用超聲波轟擊固態氦-4晶體。
“穿牆術”迷住了很多科學家，他們一直在尋找固體穿越固體的方法。現在，他們終於取得了一個重大突破。
科學家發現“超固體”
我們真的能夠穿牆而過？一個固體是否能以某種方式穿越另一個固體而自由移動？這聽起來似乎是天方夜譚，然而，美國賓夕法尼亞州立大學的研究人員摩西·陳不但認為可以，而且還宣稱掌握了這方面的證據。
他們的研究小組已創造出世界第一種“超固體”——像幽靈一樣互相穿過對方的晶體。這一發現與我們日常經驗完全矛盾：從來沒有人看到過茶杯穿過茶托。由於固體的原子排列方式井然有序，使得固體本身十分堅硬。與液體和氣體不同，晶體內的原子排列是固定的。儘管由於熱能，它們或許會稍微振動，但在一般情況下，這不足以令原子移動，造成它們在彼此上面流動。然而，物理學家長期以來就預測這條規則有可能被打破。
1969年，俄羅斯理論家亞歷山大·安德烈夫和伊爾亞·利夫什茲在研究固體屬性時，就發現可以令固體流動的方式。在某些晶體中，原子之間的聯絡十分微弱，你甚至可以像海綿一樣擠壓固體。這種微弱的聯絡賦予了晶體另一種屬性。在接近絕對零度時，晶體的原子僅僅具備產生振動的熱能。但對於一些晶體而言，即使這種輕微的活動也足以令原子分裂。這會令晶體的格狀結構充滿稱為“零點空位”的間隙。這些空位是流動的，即使在絕對零度時也是如此。
晶體間隙也可以具有某種物理屬性，這聽起來似乎令人費解。但物理學家認為，這些空位像原子一樣具有能量和質量。它們甚至能在晶體周圍活動。安德烈夫和利夫什茲甚至預測到了更奇怪的行為：空位能同步穿過固體，就如同固體“流經”另一固體一樣。
發現“超固體”的線索
之所以會出現這種情況，是因為量子力學的特殊本性。量子論稱，接近絕對零度時，原子組能夠失去其特性，並開始像一個巨大的原子一樣行動。這些原子不是在氣體或液體中任意跳動，相反，它們會濃縮為一種量子狀態，並開始步伐一致地活動。這一程序的細節取決於一種名為“自旋”粒子的基本屬性。根據其自旋的性質，原子分成玻色子和費密子。量子力學表明，兩個同樣的費密子不能分享同一種量子態，因此，它們不能作為一個實體運動。但玻色子不會面臨這種限制。當函式開始重疊時，它們就能以同一能態擠在一起。此時，它們開始像巨大原子一樣運動。至少從理論上講，這意味著由玻色子構成的固體可以相互“穿行”。
在許多固體身上，這種情況並不會發生，因為就像人們看電影時固定地坐在自己的位置上一樣，原子也被“鎖定”在其各自的位置上。但安德烈夫和利夫什茲認為，聯絡微弱的晶體中的原子擁有更多的自由。他們意識到這種情況同樣適用於空位。因此，它們也能夠自由移動，並濃縮成一個巨大的空位。像幽靈穿牆而過一樣，他們預測這種由空位構成的“超固體”也能輕鬆穿過晶體的其他部分。
然而，自安德烈夫和利夫什茲做出他們的預測以來，許多研究人員也曾追尋過超固體，最終都無功而返。但科學發現了超固體確實存在的一些線索。
