中新社合肥2月7日電 (記者 吳蘭)記者7日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉、姚星燦、陳宇翱等與澳大利亞科學(xué)家胡輝合作，在量子模擬領(lǐng)域獲得重大突破，首次測(cè)得第二聲的衰減率(聲擴(kuò)散系數(shù))。
這一成果近日以長(zhǎng)文的形式發(fā)表在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》(Science)上。
熱的傳播通常是通過(guò)擴(kuò)散，即從近到遠(yuǎn)溫度逐漸降低。然而，在某些情況下它也可能以波動(dòng)的形式傳播，很像聲波。因此，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為第二聲，相對(duì)的普通聲波被稱(chēng)為第一聲。第二聲不會(huì)出現(xiàn)在普通物質(zhì)中，只會(huì)出現(xiàn)在某些特殊的物質(zhì)中，例如超流的氦。超流則是一種宏觀量子現(xiàn)象。例如，普通的液體中如果產(chǎn)生一個(gè)旋渦，它會(huì)逐漸消失，而超流體中的旋渦卻不會(huì)衰減，會(huì)永遠(yuǎn)存在下去。
但想要觀測(cè)第二聲的衰減，不僅需要制備高品質(zhì)的密度均勻費(fèi)米超流，還需要發(fā)展探測(cè)微弱溫度波動(dòng)的方法。盡管費(fèi)米超流已被實(shí)現(xiàn)近20年，上述兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)卻一直未得到突破，因此無(wú)法對(duì)第二聲的衰減進(jìn)行研究。
在該項(xiàng)工作中，研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)4年多的艱苦攻關(guān)，搭建了一個(gè)全新的超冷鋰-鏑原子量子模擬平臺(tái)，融合發(fā)展多個(gè)超冷原子調(diào)控技術(shù)，最終成功地實(shí)現(xiàn)了世界領(lǐng)先的均勻費(fèi)米氣體的制備，并在兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)突破的基礎(chǔ)上，成功地觀測(cè)到了第二聲的信號(hào)。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步獲得了第二聲的衰減率(聲擴(kuò)散系數(shù))，并發(fā)現(xiàn)幺正費(fèi)米超流體具有一個(gè)可觀的臨界區(qū)(比液氦超流體臨界區(qū)大約100倍)。這一發(fā)現(xiàn)為利用該體系開(kāi)展進(jìn)一步的量子模擬研究，從而理解強(qiáng)關(guān)聯(lián)費(fèi)米體系中的反常輸運(yùn)現(xiàn)象奠定了基礎(chǔ)。
Science雜志的審稿人對(duì)該工作給予了高度評(píng)價(jià)，稱(chēng)該項(xiàng)工作“展示了令人驚嘆的實(shí)驗(yàn)的杰作?！薄霸摴ぷ饔型蔀榱孔幽M領(lǐng)域的一項(xiàng)里程碑”。(完)