(MirageC/Moment/Getty Images)
在之前研究了以下現象之後兩個聲波在量子液體中,科學家現在觀察到聲音在量子氣體中以兩種不同的速度移動。
如果你以某種方式沉浸在用於這項研究的三維氣體中,你會聽到每個聲音兩次:每個聲音由以兩種不同速度移動的兩種不同聲波攜帶。
這是該領域的一個重要發展超流動性– 沒有黏度的流體,可以在沒有任何能量損失的情況下流動。
值得注意的是,在氣體中觀察到的密度和速度行為與由Landau 的二流體模型是 20 世紀 40 年代針對超流氦所提出的理論。 在很大程度上,當涉及到量子氣體設定時,似乎也適用相同的規則。
研究人員在他們的論文中寫道:“這些觀察結果證明了高度可壓縮氣體的雙流體理論的所有關鍵特徵。”發表論文。
我們會說不要在家嘗試這個,但我們懷疑你是否能夠做到:在這個實驗中,科學家將鉀原子氣體冷卻到絕對零度以上不到百萬分之一度,將原子捕獲在真空中室。
這部分形成了所謂的玻色愛因斯坦凝聚,其中能量非常少,原子幾乎不移動或相互作用。 然後人為地增加相互作用,使氣體變得流體動力學——換句話說,更像流體。
但作為玻色愛因斯坦凝聚仍然保持著高壓縮性——與空氣一樣——它仍然是一種氣體。 該裝置不是將兩種性質略有不同的液體,而是將冷凝氣體和非冷凝氣體合而為一,能夠傳輸兩種聲速。
「我們在 3D 超冷玻色氣體中觀察到第一聲和第二聲,該氣體的相互作用足夠強烈,足以產生流體動力學,但仍然具有高度可壓縮性,」寫給研究人員。
“我們發現朗道的雙流體理論捕獲了該系統的所有基本特徵,分別具有第一和第二聲音模式,主要特徵是正常和超流體成分的振盪。”
當液體和氣體開始表現出量子力學特性時,它們就變成了量子——與支配宇宙經典物理的定律相比,它們開始遵守一組不同的定律。
在這種情況下,氣體的量子性質解釋了這對聲音——一個是典型的壓縮粒子波,另一個是像粒子一樣起作用的熱波動。
所有這些都融入了我們的量子流體動力學知識,本質上就是對這種量子態液體的研究。
量子領域是一個很難理解的領域,這樣的見解將對未來的研究和觀察有用。
正如通常的情況一樣,這個值得注意的第一次——第一次顯示聲音在量子氣體中以兩種不同的速度移動——將成為未來幾年其他類型研究和實驗的跳板。
“對微觀和流體動力學特性的實驗為進一步研究玻色流體提供了絕佳的機會。特別是,探索更低的溫度將是很有趣的,”寫給研究人員。
該研究發表於物理評論快報。