本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
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匹兹堡—看看那个实验室：它是气体，它是固体，它是超流体—它是超固态！ 好吧，也许是。
问题中的“它”是一堆铷原子，冷却到接近绝对零度，实验室是物理学家 丹·斯坦珀-库恩在加州大学伯克利分校的实验室。他的团队正在研究超冷原子云，这些原子云同时表现出多种物质状态的特性。斯坦珀-库恩昨天在美国物理学会会议上宣布了这项研究的细节。
超冷铷以前就已成名，是 1990 年代中期首批转变为玻色-爱因斯坦凝聚体的气体之一（当时斯坦珀-库恩是 2001 年诺贝尔奖得主沃尔夫冈·克特勒在麻省理工学院的研究小组的研究生，但这又是另一个故事了，涉及到铷的表亲钠）。
在玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中，大量的原子都陷入相同的量子态，并呈现出奇异的特性，例如超流性，即在完全一致的情况下流动，而没有任何原子与原子之间或例如番茄酱分子与番茄酱分子之间通常的减速效应。这种极端的滑溜性使得超流体听起来像是固体的完全对立面，然而，量子物理学家认真对待具有这两种特性的物质的想法。
事实上，在 2004 年，宾夕法尼亚州立大学的 摩西·陈 和 金恩星 报告了固体氦具有少量超流体部分的证据。然而，随后的工作使超固态氦的状态变得不明朗。
陈和金的工作中涉及的固体氦是任何人都可以识别的那种固体。斯坦珀-库恩实验中的固体是一种更为精细的物质。
他的研究小组的每个铷原子都有一个相关的磁矩——很像一个微小的指南针。在许多超冷原子研究中，磁场将原子云固定到位，但这些设置导致“指南针”全部排列起来。伯克利小组反而使用激光束来捕获他们的原子。捕获光束的形式导致原子云的形状很像冲浪板，但更重要的是，没有施加磁场使磁矩可以自由地指向任何方向。
斯坦珀-库恩的团队发现，当气体足够冷时，磁矩会自发地大致排列成图案，形成所谓的磁晶体。彩色图像显示了气体的不同位置磁矩方向，显示出规则的点状图案，让人联想到晶体中原子的晶格。想象一下，冲浪板上溅满了看起来随机的彩弹射击，但仔细检查一下，比如红色的溅射物，就会出现粗略的规则图案。用日常术语来说，原子云就像烟圈一样固体，但磁性的晶体图案对于物理学家来说才是重要的。
研究人员通过用原子物理学家的首选武器激光脉冲（不是彩弹）击中他们的原子来证明故事的“超”部分。脉冲击出了原子的两个子群，就像主冲浪板的两个幽灵般的副本。当两个幽灵云合并时，出现了一种条纹图案，这是干涉的标准信号，这反过来表明原子正以称为量子相干性的锁步方式行进——这与使激光束如此有用以及对 BEC、超流体和超导体至关重要的特征相同。
斯坦珀-库恩很谨慎，没有声称发现了第一个（或可能是第二个）超固态。他的团队必须完成对原子云的进一步研究，并更好地理解系统中正在发生的事情，他是第一个指出云可能根本不是真正的超固态的人。但是，无论超固态铷最终是否成功，他都在享受研究这些问题的美好时光。
斯坦珀-库恩的照片由加州大学伯克利分校提供