麻省理工科學(xué)家捕捉到了 "完美流體"狀的聲音
麻省理工學(xué)院的科學(xué)家宣布,他們已經(jīng)記錄了 "完美流體"狀態(tài)的聲音。這種聲音很重要,因?yàn)樗^的 "完美流體"的聲音可以幫助研究人員研究中子星和其他強(qiáng)相互作用流體的粘度。在物理學(xué)中,完美流動(dòng)指的是量子力學(xué)定律所允許的以最小的摩擦力或粘度流動(dòng)的流體。
科學(xué)家們承認(rèn),完美流體行為在自然界中是罕見(jiàn)的,但他們相信它發(fā)生在中子星的內(nèi)部和早期宇宙的等離子體內(nèi)部。麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們能夠記錄下這種聲音,并指出它是團(tuán)隊(duì)通過(guò)一種被稱為費(fèi)米子的基本粒子的精心控制的氣體發(fā)出聲波的產(chǎn)物。 錄音中聽(tīng)到的音調(diào)是氣體像撥動(dòng)的琴弦一樣產(chǎn)生共振的特定頻率。數(shù)以千計(jì)穿越氣體的聲波被用來(lái)測(cè)量 "聲音擴(kuò)散",也就是聲音在氣體中消散的速度。聲音消散的速度與材料的粘度或內(nèi)摩擦力直接相關(guān)。研究小組發(fā)現(xiàn),流體的聲音擴(kuò)散非常低,以至于可以用一個(gè) "量子"摩擦量來(lái)描述,這個(gè)摩擦量由一個(gè)被稱為普朗克常數(shù)的自然界常數(shù)和流體中單個(gè)費(fèi)米子的質(zhì)量給出。 ![]() 該值證實(shí)了強(qiáng)相互作用費(fèi)米子氣體表現(xiàn)為一種完美的流體,在自然界中具有普遍性?茖W(xué)家們說(shuō),他們現(xiàn)在可以用這種流體作為其他更復(fù)雜的完美流體的模型來(lái)估計(jì)早期宇宙中等離子體的粘度。該模型還可以用來(lái)估計(jì)中子星內(nèi)部的量子摩擦。這兩者都是原本無(wú)法計(jì)算的特性。 麻省理工學(xué)院物理學(xué)教授托馬斯-弗蘭克(Thomas A. Frank)表示,雖然聽(tīng)到中子星的聲音很困難,但可以在實(shí)驗(yàn)室里用原子來(lái)模擬以讓研究人員知道中子星的聲音。研究人員使用的氣體和實(shí)際在中子星內(nèi)部發(fā)現(xiàn)的氣體在大小和聲音傳播速度上都是不同的。然而,粗略的計(jì)算表明,恒星的共振頻率將與實(shí)驗(yàn)室中使用的氣體的共振頻率相似,并且可以聽(tīng)得到。 |