物理學家首次捕捉「第二聲」 揭開百年之謎

歷經近百年追尋，科學家終於首次直接觀測到熱能以聲波形式傳遞的奇特現象——「第二聲」。這項突破性發現不僅驗證了1938年的理論預測，更為研究中子星與高溫超導體開啟新視窗。

在麻省理工學院團隊開發的新型熱成像技術下，研究人員成功記錄了極低溫鋰-6原子超流體中，熱能如聲波般在容器內來回震盪的畫面。這項成果已發表於《科學》期刊，被譽為物理學界的重大里程碑。

「想像半鍋沸水與半鍋冷水共存，」研究共同作者、麻省理工助理教授理查德·弗萊徹生動比喻：「水面看似平靜，但熱能卻在兩側神秘穿梭。」這種有別於傳統熱傳導的模式，正是超流體獨有的「第二聲」效應。

當費米子（包括質子、中子和電子）雲被冷卻至接近絕對零度時，會形成無摩擦流動的超流體狀態。在此環境下，熱能不再透過粒子碰撞擴散，而是像聲波般產生集體振盪。儘管物理學家拉茲洛·蒂薩早在1938年就預言此現象，但受限於技術，始終無法直接觀測。

「過去我們只能透過密度波紋間接推測第二聲存在，」資深作者馬丁·茲維爾萊因教授解釋：「新技術讓我們首次目睹熱波如何從普通流體的平緩傳導，轉變為超流體中的來回震盪。」

研究團隊突破性開發出共振頻率追蹤法。由於鋰-6原子會隨溫度改變無線電共振頻率，科學家透過對應的射頻激發，成功逐幀捕捉粒子流動軌跡。這項創新解決了極低溫氣體無法釋放紅外線的觀測難題。

這項技術突破將幫助科學家模擬中子星內部熱傳導機制，並優化高溫超導體設計。茲維爾萊因強調：「儘管實驗氣體比空氣稀薄百萬倍，其行為模式與超導電子、甚至中子星物質驚人相似。現在我們能純粹探測系統溫度響應，破解那些難以觸及的宇宙之謎。」