中國科學技術大學潘建偉團隊在世界上首次“破譯”了“第二聲”的衰減率，即聲擴散系數。這項量子模擬重大突破是該團隊基于超冷鋰-鏑原子量子模擬平臺獲得的結果，并以此準確測定了體系的熱導率與粘滯系數。2月4日，國際著名學術期刊《科學》發(fā)表這項成果。審稿人稱該項工作“展示了令人驚嘆的實驗的杰作”“該工作有望成為量子模擬領域的一項里程碑”。

熱不僅會擴散，在某些情況下，它還可能像聲波一樣，以波的形式傳播，被稱為“第二聲”。這神秘的“第二聲”一般不會出現(xiàn)在普通物質中，只會出現(xiàn)在某些特殊物質中，例如超流的氦?！俺骶褪钦硿宰兂?的流體，是一種宏觀量子現(xiàn)象。”該團隊成員、中國科學技術大學教授陳宇翱介紹，“因為有粘滯性的存在，我們攪拌一杯水形成的漩渦，會在停止攪拌后慢慢消失，恢復平靜。而超流體中的漩渦卻會永遠停不下來。更神奇的是，裝到一個容器中的超流體，會自己爬出來?！?/p>

80多年前，蘇聯(lián)科學家列夫·達維多維奇·朗道建立了兩流體理論，預言了熵或溫度會以波的形式在超流中傳播。熵波的性質與傳統(tǒng)聲波類似，在傳播過程中會逐漸衰減。朗道將其命名為第二聲，并因此獲得了1962年諾貝爾物理學獎。

科學家發(fā)現(xiàn)，第二聲的傳播和衰減與超流序參量直接耦合，是一種只存在于超流體中的獨特量子輸運現(xiàn)象?！坝蓮娤嗷プ饔脴O限下的超冷費米原子形成的超流體具有極佳的純凈度與可控性，為研究第二聲的衰減帶來了全新的機遇?！标愑畎空f，在費米超流中研究第二聲的衰減行為，不僅能回答“兩流體理論能否描述強相互作用費米超流的低能物理”這一長期存在的問題，還能表征強相互作用費米體系在超流相變處的臨界輸運現(xiàn)象?！斑@也是超冷原子量子模擬領域的一個重要目標?！?/p>

中國科學技術大學潘建偉、姚星燦、陳宇翱等與澳大利亞科學家胡輝合作，在過去四年多的時間里，搭建了一個全新的超冷鋰-鏑原子量子模擬平臺，融合發(fā)展了灰色黏團與算法冷卻、盒型光勢阱等先進的超冷原子調控技術，最終成功地實現(xiàn)了世界領先的均勻費米氣體的制備。

據悉，這一發(fā)現(xiàn)為理解強相互作用費米體系的量子輸運現(xiàn)象提供了重要的實驗信息，是利用量子模擬解決重要物理問題的一個范例。（記者常河）