MIT研究人員捕捉到了”完美流體”狀的聲音
麻省理工學院的科學家宣布,他們已經記錄了”完美流體”狀態的聲音。這種聲音很重要,因為所謂的”完美流體”的聲音可以幫助研究人員研究中子星和其他強相互作用流體的粘度。在物理學中,完美流動指的是量子力學定律所允許的以最小的摩擦力或粘度流動的流體。
科學家們承認,完美流體行為在自然界中是罕見的,但他們相信它發生在中子星的內部和早期宇宙的等離子體內部。麻省理工學院的科學家們能夠記錄下這種聲音,並指出它是團隊通過一種被稱為費米子的基本粒子的精心控制的氣體發出聲波的產物。
錄音中聽到的音調是氣體像撥動的琴弦一樣產生共振的特定頻率。數以千計穿越氣體的聲波被用來測量”聲音擴散”,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摩擦力直接相關。研究小組發現,流體的聲音擴散非常低,以至於可以用一個”量子”摩擦量來描述,這個摩擦量由一個被稱為普朗克常數的自然界常數和流體中單個費米子的質量給出。

該值證實了強相互作用費米子氣體表現為一種完美的流體,在自然界中具有普遍性。科學家們說,他們現在可以用這種流體作為其他更複雜的完美流體的模型來估計早期宇宙中等離子體的粘度。該模型還可以用來估計中子星內部的量子摩擦。這兩者都是原本無法計算的特性。
麻省理工學院物理學教授托馬斯-弗蘭克(Thomas A. Frank)表示,雖然聽到中子星的聲音很困難,但可以在實驗室裡用原子來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際在中子星內部發現的氣體在大小和聲音傳播速度上都是不同的。然而,粗略的計算表明,恆星的共振頻率將與實驗室中使用的氣體的共振頻率相似,並且可以聽得到。