作者:英格丽德·法德利
（同organic）有机 声音在二维费米气体中传播
图像显示了声波激发后不久气体的密度
暗红色值对应于高密度，较亮的值对应于低密度
随着时间的推移，人们可以多次看到一个波在气体的边界之间上下传播
未显示:声波的阻尼在气体粒子相互作用最强的地方最低
信用:博伦等
当一个新的物理系统被创造或发现时，研究人员通常会对其进行深入研究，以揭示其独特的性质和特征
例如，他们可能试图确定系统受到干扰时的反应，以及这种干扰通常以何种方式传播
为了更简单地解释这一点，研究人员可能会研究不同的流体(例如
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水、油或蜂蜜),当石头被扔进去时会有反应
在这些情况下，扔石头通常会导致波浪的形成，然后波浪会以不同的速率/速度衰减，这取决于所讨论的流体的粘度
类似的情况是气体中的密度激发
这些本质上是以声波形式在气体中传播的密度增加
德国汉堡大学和海德堡大学的研究人员最近开展了一项研究，旨在通过研究声波在二维费米气体中的传播和衰减，揭示二维费米气体的热力学和输运性质
他们发表在《物理评论快报》上的论文表明，他们创建并检验的系统是一个近乎完美的模型系统，用来研究降维中强关联的物理
“我们的实验是世界上为数不多的产生和研究超冷二维费米气体的实验之一，”进行这项研究的研究人员之一马库斯·博伦告诉《物理》杂志
（同organic）有机
“这些系统很吸引人:强相互作用和降维的相互作用导致了引人入胜的现象，但也使理论方法变得复杂
在这里，量子气体实验提供了有价值的见解，使我们能够在一个干净和可控的环境中研究这些系统
" 在他们的实验中，玻伦和他的同事开始测量超冷二维费米气体中的声速和声音衰减，因为这反过来将允许他们探测其激发特性
为此，他们特别关注声波在气体中的传播和衰减
“声波是密度、温度、压力以及其他热力学变量的振荡，”博伦解释说
“这些变量不是独立的，而是通过所谓的状态方程相互关联的
状态方程决定了系统的热力学行为
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气体被压缩时，它的密度或温度有多高？" 在他们的研究中，博伦和他的同事从声波在费米气体中传播的速度中提取出二维费米气体的压缩状态方程
物理学理论认为，波在一个系统中传播得越快，这个系统就越坚硬
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它的可压缩性必须越低)
“一个被激发出平衡的系统最终会放松回到它的平衡状态，”博伦说
在强相互作用气体中，弛豫速率由气体的粘度和热导率决定
这些所谓的传输系数描述了速度或温度的差异在介质中达到平衡的速度
因此，通过测量气体中声音的阻尼率，我们可以推断出关于这些传输系数的信息
" 研究人员收集的测量数据导致了许多有趣的观察结果
首先，玻伦和他的同事观察到，在二维费米气体中，声波在原子相互作用更强的区域受到的阻尼最小
这些发现似乎违反直觉，因为人们可能会认为粒子之间的碰撞会减少波的运动
相反，这仅发生在碰撞相对较少的情况下
然而，如果粒子之间的相互作用非常强，就像在研究人员的实验中一样，情况就会发生巨大变化
这是因为粒子之间频繁的碰撞实际上阻止了能量的分散，从而抑制了耗散而不是增加了耗散
博伦说:“在我们关注的领域中，输运系数趋向于由量子力学确定的极限，这是在量子场论的背景下推测的，并在不同系统的不同输运系数下观察到的。”
“我们可以证实，在二维费米气体中的声音扩散情况下，这个极限是符合的
" 这些发现揭示了声波如何在超冷的二维费米气体中传播和沉降，从而揭示了它的一些热力学和输运性质
在未来，他们论文中研究的气体可以用来测试与强相互作用费米气体相关的物理理论和模型的有效性
与此同时，博伦和他的同事计划进行新的研究，调查在他们最近的论文中研究的同一种二维费米气体中的超流性
玻伦解释说:“超流性(和超导性)与所谓的长程有序密切相关。”
“在二维几何图形中，这种长程有序是被禁止的，但似乎对于所有在高温下显示超导性的材料，二维结构都起着至关重要的作用
我们最近表明，我们的二维系统确实是一种超流，我们希望阐明维度对于超流的稳健性的作用
"
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