激光精准操控粒子观察到第二声新时代

第二声 也叫温度波或熵波，是一种量子力学现象，目前只在超流液氦中才能观察到。据物理学家组织5月16日（北京时间）报道，最近，奥地利因斯布鲁克大学和意大利特兰托大学物理学家合作实验，在量子气体中也观察到了这种温度波的传播，证实了列夫 朗道70年前假设的理论。相关论文发表在《自然》杂志上。

在低于临界温度时，一些液体会变成超流体而失去摩擦力。此外，超流状态下液体的导热性能极高，会以一种完全不同的温度波的形式来传输能量。由于这种波很像声波，因此也被称为 第二声 。为了解释超流体的性质，物理学家列夫 朗道1941年发展了双流体力学理论，他假设低温下的液体包含超流液和普通液体两部分，后者随着温度下降而逐渐消失。

迄今为止，人们只能在液氦和超冷量子气体中观察到超流动性。另一种超流系统是中子星，在原子核中也发现有超流现象的证据。超流性与超导性密切相关，后者是在低温下表现的零电阻现象。

超冷量子气体是把几十万个原子在真空容器中冷却到接近绝对零度（零下27 .15摄氏度）获得的，利用能够对此状态下的粒子进行高精度地控制和操纵，因此是观察量子力学现象，如超流动性的理想模型系统。 十多年来，虽然这一领域已有大量研究，但要在量子气体中探测到第二声现象还很困难。 因斯布鲁克大学实验物理学院、奥地利科学院量子光学与量子信息研究所的鲁道夫 格里姆说， 然而到最后，证明它却容易得让人惊讶。

在实验室中，格里姆的量子物理学家小组准备了由 0万个锂原子构成的量子气体，用调制给雪茄烟形的粒子云加热，然后观察到了温度波的传播。 虽然在超流氦里只产当天生了一个熵波，但我们的费米子气体也显出了一些热膨胀，由此形成了可检测的密度波。 格里姆解释说，这也是研究人员第一次在量子气体中检测到超流体的不同部分。 在我们之前还无人做到这一点，这填补了费米子气体研究中的一个基本缺口。

该我们选择真实故事公益微电影的这种沟通方式研究是因斯布鲁克物理学家与意大利科学家长期合作的成果。特兰托大学玻瑟 爱因斯坦凝聚中心小组领导之一是列夫 皮塔伊夫斯基，他也是列夫 朗道的学生。他们修改了朗道关于第二声理论的描述，使之与实验中近乎一维的几何波形更加适应。鲁道夫 格里姆说： 利用这一模型，解释实验的检测结果变得更加容易。这一成果代表了我们合作的顶峰。