科学家发现,在特定条件下声波自旋存在。

文章作者:管理一号 | 2019-06-06
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声波是纵波,所以人们普遍认为声波不具备自旋。可是不久前科学家发现,在特定条件下声波自旋存在。

从天体到根本粒子,自旋都是一个重要的根本物理量。关于根本粒子,带着半整数自旋的粒子(比方电子)是费米子,遵从泡利不相容原理;带着整数自旋的粒子(比方光子)是玻色子,遵从玻色-爱因斯坦散布。

咱们知道,圆偏振光中有旋转偏振现象,所以光子(亦或是光波)存在自旋。那么声波也有自旋吗?

身为纵波的声波,也有自旋吗?(pixabay)

声波是纵波,所以人们普遍认为声波不具备自旋。可是不久前,来自美国加州大学伯克利分校、美国佐治亚理工学院以及我国同济大学的协作研讨团队(石承志教授、赵荣阔博士、龙洋、杨隋博士、汪远教授、陈鸿教授、任捷教授以及张翔教授)发现并经过试验观测证明,在特定条件下声波自旋存在。相关效果以“Observation of acoustic spin”为题发表于《国家科学谈论》(National Science Review, NSR)。

研讨者在彼此笔直的声波干与场以及声栅波导中传达的渐逝波中观测到了声波自旋。在笔直相干的声波中,每束声波奉献了局域速度场中的一个笔直重量,局域速度场矢量即为声波的偏振。当局域速度场的两个笔直重量相位相差90度时,该声波的偏振发作旋转,然后导致了声波的自旋(如图所示)。更进一步,研讨者使用这一声波自旋发生了遥控粒子旋转的力矩。

关于渐逝声波,声波自旋与波矢自锁,使得正自旋波只向右传达,而负自旋波只向左传达。此自旋动量自锁效应对声通讯极为重要。

声波自旋。(a)相差90度相位的局域速度场笔直重量发生旋转偏振然后导致声波自旋。(b)两束笔直相干的声波中的自旋场。

在声波自旋未被发现时,许多风趣的物理现象,比方量子自旋霍尔效应和自旋动量自锁效应等,都很难在声波中完结。为了在声波中完结这些物理效应,人们往往需求支付许多尽力以发生声波赝自旋态。而此次声波自旋的突破性发现将为自旋相关的根底声学与物理学研讨奠定根底。

该研讨由美国海军研讨办公室MURI项目、美国佐治亚理工学院教授发动经费以及我国国家自然科学基金和国家重点研讨项目赞助完结。

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