神秘“第二声”首次破译！温度远去了，你“听”到了吗本文转自：文汇客户端热量不

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热量不仅会扩散，在某些情况下，它还可能像声波一样，以波的形式传播，被称为“第二声” 。这神秘的“第二声”一般不会出现在普通物质中，只会出现在某些特殊物质中，例如液氦超流。
最近，中国科学技术大学潘建伟团队在世界上首次破译了“第二声”的衰减率，即声扩散系数。这是他们基于超冷锂-镝原子量子模拟平台获得的结果，并依此准确测定了费米超流的热导率与粘滞系数。
虎年第一周，国际著名学术期刊《科学》发表了这项来自中国的量子模拟重大突破。杂志审稿人称该项工作“展示了令人惊叹的实验杰作”“是一篇极为出色的论文”“有望成为量子模拟领域的一座里程碑” 。
神秘“第二声”
发现80多年，诺奖预言却难以深入研究
什么是超流？超流就是粘滞性变成0的流体，这是一种宏观量子现象。
举个例子，因为有粘滞性的存在，我们搅拌一杯水而形成的漩涡，会在停止搅拌后慢慢消失，水体恢复平静。而超流体中的漩涡却会永远停不下来。更神奇的是，装到一个容器中的超流体，会自己“爬”出来。
1937年，苏联物理学家卡皮查在液态氦-4中首次发现了超流现象，还发现它具有一系列奇特性质，如极高热导率、粘滞性极小，可以克服重力沿容器壁向上攀升，还有“第二声”现象等等。
上世纪四十年代，苏联科学家朗道建立了二流体理论，成功解释了氦-4液体（强相互作用玻色体系）的超流现象，并预言了熵或温度会以波的形式在超流中传播。由于熵波（即温度波）的性质与传统声波（第一声）类似，会在传播过程中逐渐衰减，因此朗道又将其命名为“第二声” 。他本人也因此获得了1962年诺贝尔物理学奖。
在研究液氦超流现象的基础上，人们建立了一个普适理论，叫做“动力学标度理论” ，它对很多量子体系的相变都具有重要指导意义。该理论指出，许多不同体系的相变过程都遵从某些相同的普适函数。
此次论文的共同第一作者、中科大博士生罗翔解释，液氦-4是一个强相互作用的超流费米体系，同样的体系也存在于中子星的地壳、宇宙大爆炸之初的夸克-胶子等离子体之中。因此，破译超流的物理性质参数，有望使我们对那些无法触及的物理现象有更多理解。

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▲陈宇翱（左）与姚星灿（右）在超冷锂-镝原子量子模拟平台前探讨实验进展。
然而，科学家在几十年的研究中发现，动力学标度理论中的很多关键参数在液氦中非常难测，因为它的量子临界区非常狭窄，观测技术和设备远不足以精确地从中探测到所需参数，故而在液氦体系中很难再深入研究“第二声”现象。
新机遇出现
精确调控超冷原子，模拟复杂量子系统
科学家发现， “第二声”的传播和衰减与超流序参量直接耦合，是一种只存在于超流体中的独特量子输运现象。
那么，除了液氦-4之外，还有没有其他的超流体系呢？超冷原子的出现，让物理学家们隐约看到了新的希望。由强相互作用极限下的超冷费米原子形成的超流体，具有极佳的纯净度与可控性，这为研究“第二声”的衰减带来了新机遇。
科学家经过坚持不懈的努力，终于在2005年前后确认了超冷原子体系中存在超流现象，又于2013年在该体系中测到了第二声波的存在。