物理學家通過超流體發送聲波。圖片來源:Christine Daniloff/MIT
沒有人能聽到中子星發出的聲音,但科學家可能已經創造出了一種退而求其次的辦法。
美國麻省理工學院Martin Zwierlein領導的研究小組通過一種被稱為完美流體的超流體(一種摩擦力最小的氣體)來傾聽聲音。雖然條件完全不同,但Zwierlein表示,這個實驗可以用來計算中子星內部的共振頻率。
理論研究表明,中子星的核心含有由費米子組成的強相互作用物質,費米子是一種由被稱為自旋的量子特性定義的粒子。當費米子開始強烈相互作用時,它們表現得更像一種完美流體。
Zwierlein團隊開始利用行為類似費米子的鋰—6原子的氣體制造完美流體。這些原子被聚集在一個周圍有激光壁的盒狀小空間中。研究人員隨後通過這種氣體發射了數千個頻率越來越高的聲波。振動只有在一個特定的頻率,即共振頻率時,才會在氣體中傳播。
Zwierlein說,共振質量顯示了流體的黏度,或者聲音的擴散率。“如果一種流體黏度很低,它就能產生強烈的聲波,如果以適當的頻率撞擊,聲音會非常大。如果它是一種黏度很大的液體,那麼就無法產生好的共振。”
通過研究氣體中的共振,Zwierlein團隊發現,該氣體具有量子力學所允許的最低黏度,這意味著它是一種完美流體。研究小組希望他們的流體可用來模擬其他更復雜的流體,比如中子星的核心。
“儘管天體物理環境非常不同,但實驗室量子系統的研究可以啟發我們如何改進中子星模型。”西班牙巴塞羅那空間科學研究所中子星研究專家Vanessa Graber說,“該實驗對於更好地理解中子星的相應行為非常重要。”(文樂樂)
來源:《中國科學報》
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