麻省理工学院的科学家们首次将原子诱导到一种奇特的“边缘状态”，使它们能够完全无摩擦地流动。这一突破可能会导致更好的超导体材料。
当电子穿过不同的材料时，它们会遇到不同程度的电阻。基本上，绝缘体几乎不允许运动，半导体允许一些运动，导体允许很多运动，超导体允许完全自由运动，没有阻力。因此，超导体材料可以用于高速数据和能量传输，而它们产生的强电磁场可以实现悬浮式高速传输。
问题是，研究电子的运动是一件棘手的事情，因为这些粒子很小，运动速度超快。因此，在这项新研究中，麻省理工学院的研究小组找到了一种方法，可以诱使更大、更慢的原子执行相同的行为。
具体来说，研究人员正在研究一种称为“边缘态”的超导性。在某些材料中，电子不能在整个材料中自由移动，而是被限制在边缘，在那里它们流动时没有任何摩擦。即使在它们的道路上设置了障碍，它们也会毫不费力地绕过它们，而不是像往常一样反弹。
在电子中，这些状态发生在飞秒（千万亿分之一秒）内，距离是纳米的几分之一，这当然很难捕捉。但是原子使这种现象更加明显。
“在我们的装置中，同样的物理现象发生在原子中，但在毫秒和微米范围内，”该研究的合著者马丁·兹维尔莱因说。“这意味着我们可以拍摄图像，观察原子基本上永远沿着系统边缘爬行。”
研究人员将大约100万个钠原子的云限制在一个激光陷阱中，温度比绝对零度高一根头发，并以超快的速度旋转它们。
“陷阱试图将原子向内拉，但离心力试图将它们向外拉，”该研究的合著者理查德弗莱彻说。“这两种力相互平衡，所以如果你是一个原子，你会认为你生活在一个平坦的空间里，即使你的世界在旋转。还有第三种力，科里奥利效应，如果它们试图在一条直线上移动，它们就会偏转。所以这些大质量原子现在的行为就好像它们是生活在磁场中的电子一样。”
然后，他们引入了边缘 —— 一圈激光围绕在外面形成一堵墙。当原子接触到环时，它们会粘在环上，沿着环的边缘向一个方向自由流动。
接下来，研究人员引入了一些减速带来观察原子是如何处理的。他们把几个光点照进环里，果然，原子继续保持着不受干扰的状态。
弗莱彻说：“我们有意地把这个巨大的、令人反感的绿色斑点放进去，原子就会被它弹开。但相反，你看到的是它们神奇地找到了绕过它的路，回到墙上，继续它们快乐的旅程。”
总而言之，原子的行为与电子在边缘状态下的行为是一致的，这使得它第一次直接可见。科学家们现在可以使用这个模型来测试新的理论，并了解更多的信息，这可能有助于找到更好的超导体。
弗莱彻说：“这是对一个非常美丽的物理现象的非常清晰的实现，我们可以直接证明这一优势的重要性和现实性。现在，一个自然的方向是在系统中引入更多的障碍和互动，让事情变得更加不清楚会发生什么。”
这项研究发表在《自然物理学》杂志上。
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