物理學家確認第二聲的奇妙存在

熱傳播：更深入的觀察

熱量通常會擴散，直到散失。在我們日常的體驗中，液體中的一個溫暖區域會迅速與較冷的區域融合，直到達到均勻的溫度。然而，麻省理工學院（MIT）的研究人員發現了一種迷人的現象，在超流量子氣體中：熱量可以以波動的方式傳播，這被稱為二次聲，而不是簡單地擴散和沉澱。

與法國原子能與替代能源委員會和格勒諾布爾阿爾卑斯大學相關的潘喬·迪里巴爾內將這一發現視為探索圍繞不尋常物質狀態的進一步奧秘的一個有前景的機會。理解「二次聲」至關重要，因為它挑戰了我們關於熱能運動的傳統觀念。

理解二次聲

「二次聲」這一顯著現象描述了一種狀態，其中熱量作為波傳播，而不是像我們通常觀察到的那樣擴散。熱能不是逐漸分散，而是通過材料脈動傳播，類似於聲音在空氣中傳播。這種體驗並不是我們在日常生活中遇到的；它表現於超冷或高度有序的系統，如某些晶體或量子流體。二次聲為能量運動提供了獨特的視角，揭示了熱能可以以我們很少目睹的方式傳播。

當正常和超流體成分在大尺度上共同運動，但在小尺度上失去同步時，量子湍流的概念變得相關。理解這種相互作用對於解鎖超流體行為及其物理學的進一步見解至關重要。

超流體及其獨特性質

超流體是一種特殊類型的液體，具有無粘度流動的特性。在氦-4中，這種獨特的行為在溫度低於大約−456°F（−271°C）時出現。當超流體和正常成分共存時，這兩種形式之間可能會發生摩擦，導致超流體內部出現旋渦結構。這種摩擦使得溫度脈衝或二次聲能夠迅速穿過介質。

科學家們熱衷於研究高溫超導體，這些超導體可以以最小的能量損失導電。一些研究人員認為，理解二次聲可能會揭示這些超導體中的熱傳輸機制。此外，中子星，這些極其密集的巨型恆星遺迹，可能蘊含關於其內部量子流體存在的線索，從而可能促進與二次聲模式一致的熱傳輸。