Антон Павлович Чехов однажды заметил: «Кто не может взять лаской, тот не сможет взять строгостью». Эта мысль, пожалуй, неожиданно перекликается с открытием, которое совершила группа физиков из Тель-Авивского и Колумбийского университетов под руководством профессора Эрана Рабани. Они поставили, казалось бы, парадоксальный эксперимент и добились того, что стекло расплавилось не от нагрева, а от экстремального охлаждения — почти до абсолютного нуля. Результат заставляет иначе взглянуть на природу стеклообразующих материалов и намекает, что привычная логика «чем горячее, тем жиже» работает не всегда.

Холод, который плавит

В обыденном понимании плавление — это переход из твёрдого состояния в жидкое под действием высокой температуры. Но команда Рабани показала: для некоторых веществ путь к текучести лежит через холод. В их опытах стекло превращалось в жидкость при охлаждении до температуры около −273,1 °C — это практически абсолютный нуль. Сама идея кажется контринтуитивной, однако она опирается на известный факт: ряд материалов, например кремнезём, способны становиться стеклом именно при быстром охлаждении расплава. Теперь же выяснилось, что при дальнейшем понижении температуры стекло может совершить обратный переход — расплавиться.

Загадка на уровне молекул

Почему так происходит? У учёных пока нет однозначного ответа, но рабочая гипотеза связывает этот эффект с расположением молекул в материале. При сверхнизких температурах квантовые эффекты начинают доминировать над тепловым движением, и структура вещества может перестраиваться самым неожиданным образом. Исследователи предполагают, что молекулярная решётка стекла теряет жёсткость не из-за роста кинетической энергии частиц, а из-за особых квантовых флуктуаций, которые «размягчают» связи.

Квантовая механика преподносит сюрпризы

Квантовая механика, описывающая устройство материи на микроуровне, за свои 90 лет существования не раз переворачивала наши представления о реальности. Открытие «квантового плавления» стекла — ещё один пример того, как эта наука продолжает удивлять. Пока сложно сказать, где именно найдёт применение новый эффект: структура так называемого квантового стекла только начинает изучаться. Возможно, в будущем понимание этих процессов поможет создавать материалы с уникальными свойствами или проложит путь к новым технологиям в оптике, электронике или даже квантовых вычислениях. Но прямо сейчас главный итог работы профессора Рабани и его коллег — напоминание о том, что природа не перестаёт задавать нам загадки. И иногда для того, чтобы вещество потекло, его нужно не разогреть, а как следует остудить.