MITの物理学者たちは、超流動体の2番目の音を発見した。心地よい頭韻を踏んでいるだけでなく、この現象は地球上や宇宙の奥深くにある特定の希少物質を熱がどのように移動するかを説明するかもしれない。
超流動とは、摩擦なく流れる物質の状態です。これは絶対零度付近の温度で起こり、原子の運動は著しく減少します。最近の研究チームが用いたリチウム原子の量子気体のような超流動体を含む一部の物質では、熱は拡散するのではなく波のように伝播します。
「まるで水槽の水の半分を沸騰寸前まで温めたようなものです」と、MITの物理学者でこの研究の共著者であるリチャード・フレッチャー氏はMITの発表で述べた。「その様子を観察すると、水自体は全く静止しているように見えるかもしれません。しかし突然、反対側が熱くなり、さらにその反対側も熱くなり、熱が行き来する一方で、水は完全に静止しているように見えます。」
ハンガリー系アメリカ人物理学者でMITのラスロー・ティサは1938年、超流動体には実際には通常の流体も含まれていると提唱しました。この混合物では、密度波が「第一音」、温度の波のような動きが「第二音」となります。
このような極寒の温度では、熱の移動を示す赤外線は放射されません。研究者たちは、代わりに無線周波数で熱の移動を観測しました。原子の温度が高いほど、共鳴する周波数も高くなります。
「初めて、この物質を超流動の臨界温度まで冷却する様子を撮影し、熱が退屈に平衡する通常の流体から、熱が前後に揺れ動く超流体へと変化する様子を直接観察することができる」と、この新しい研究を率いたMITの物理学者マーティン・ツヴィアライン氏は述べた。
ツヴィアライン氏によると、彼らの超流体（過冷却リチウムフェルミオンの集合体）は空気の100万分の1の薄さだった。フェルミオン間の熱運動を共鳴に基づいて追跡することで、研究チームは波のような運動、つまり第二の音波を初めて観測した。この研究成果はサイエンス誌に掲載されている。
研究チームは、リチウム中の熱流の詳細な解析によって、高温超伝導体、さらには通常の恒星の残骸である超高密度の渦巻く中性子星における熱流を解明できると考えている。中性子星内部は相互作用する量子液体で構成されていると考えられており、一部の物理学者は、中性子星がアクシオン系暗黒物質の源である可能性があると理論づけている。
星の中心部ではまだ解明されていない奇妙な物理法則が何であれ、低抵抗物質を通じた熱の動きをより深く理解することで、エネルギー研究の誇るべき目標である室温超伝導体を構築する技術者の能力が向上する可能性がある。
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