物理学家确认第二声的奇妙存在

2025年05月27日01:32:09 科学 1786

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热传播:更深入的观察

热量通常会扩散,直到散失。在我们日常的体验中,液体中的一个温暖区域会迅速与较冷的区域融合,直到达到均匀的温度。然而,麻省理工学院(MIT)的研究人员发现了一种迷人的现象,在超流量子气体中:热量可以以波动的方式传播,这被称为二次声,而不是简单地扩散和沉淀。

与法国原子能与替代能源委员会和格勒诺布尔阿尔卑斯大学相关的潘乔·迪里巴尔内将这一发现视为探索围绕不寻常物质状态的进一步奥秘的一个有前景的机会。理解“二次声”至关重要,因为它挑战了我们关于热能运动的传统观念。

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理解二次声

“二次声”这一显著现象描述了一种状态,其中热量作为波传播,而不是像我们通常观察到的那样扩散。热能不是逐渐分散,而是通过材料脉动传播,类似于声音在空气中传播。这种体验并不是我们在日常生活中遇到的;它表现于超冷或高度有序的系统,如某些晶体或量子流体。二次声为能量运动提供了独特的视角,揭示了热能可以以我们很少目睹的方式传播。

当正常和超流体成分在大尺度上共同运动,但在小尺度上失去同步时,量子湍流的概念变得相关。理解这种相互作用对于解锁超流体行为及其物理学的进一步见解至关重要。

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超流体及其独特性质

超流体是一种特殊类型的液体,具有无粘度流动的特性。在氦-4中,这种独特的行为在温度低于大约−456°F(−271°C)时出现。当超流体和正常成分共存时,这两种形式之间可能会发生摩擦,导致超流体内部出现旋涡结构。这种摩擦使得温度脉冲或二次声能够迅速穿过介质。

科学家们热衷于研究高温超导体,这些超导体可以以最小的能量损失导电。一些研究人员认为,理解二次声可能会揭示这些超导体中的热传输机制。此外,中子星,这些极其密集的巨型恒星遗迹,可能蕴含关于其内部量子流体存在的线索,从而可能促进与二次声模式一致的热传输。

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