物理研究表明液体中流动的粒子起到了过滤作用，可以抑制长波长的波，但是可以“支持”短波长的波。液体是人们最不了解的物质状态，长期以来人们一直认为它们可以同时承受长波长的气态波和短波长的固态波，但还不清楚固态波在液体中如何传播。研究人员发现液体波谱中出现了一个缺口，这个间隙意味着只有短波长的固体状波才能传播。这种理解将使研究人员能够开发液态的理论，并为液体的研究开辟了新的途径。伦敦玛丽皇后大学(QMUL)的物理学家利用最近理论的预测，研究人员进行了广泛的建模研究，以确定差距，并发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。
在液体波谱中出现的间隙被视为在k点低范围内信号的缺失。图片：Queen Mary, University of London
博科园-科学科普：这一结果对液体的基本理解非常重要，它带来了希望，科学家正在接近构建一种一致的、难以捉摸的第三种状态理论。有关于固体和气体中波的很好理论，但令人惊讶的是，尽管经过了几十年的研究，理论并不适用于液体。液体和固体的区别在于，粒子在液体中以一定的频率重新排列——这使得液体能够流动。这些重新排列打乱了传播的波，但它们以一种有趣的方式进行。可以把这些运动想象成生活在液体中的微观魔鬼，它们吞噬所有长波长的固体状波，却保留了短波。换句话说，流动的液体粒子就像一个波过滤器，这是迄今为止没有预料到的。在超临界流体开始广泛应用于清洗、提取和环境应用领域的工业过程中，这些结果对于扩展和优化也很重要。
普通的声波（微小的密度波动）可以在所有液体中传播，导致液体中的分子按一定的间隔压缩。现在物理学家已经从理论上证明，在一维量子流体中，不是一种，而是两种声波可以传播。这两种波的运动速度几乎相同，但都是密度波和温度波的组合。物理学家Konstantin Matveev在Argonne国家实验室和位于西雅图华盛顿大学的Anton Andreev在最近一期《物理评论快报》上发表了一篇关于量子液体混合声波的论文。一维的液体具有迷人的量子性质，这是物理学家几十年来一直在研究的，令人惊讶的是已经能够证明，即使是像声音这样本质上的经典现象，在这些液体中也是非常罕见的。研究表明，即使是流体最简单的经典性质也会受到其量子性质的强烈影响。
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虽然经典的流体通常只支持一种声波(密度波)，但液氦除外。作为一种超流体，液氦可以在没有摩擦的情况下流动，这使它能够沿着容器的边缘流动，还有其他一些不寻常的特性。与经典流体不同，超流体氦支持两种声波（密度波和温度波）它们以不同的速度传播。正如物理学家解释的那样，一维量子流体在某些方面类似于超流体氦，因为这两种流体都支持两种声波。然而，在其他方面，它们是完全不同的：不是一种声波是密度波，另一种声波是温度波，这两种声波都结合了密度和温度波的特性。一维量子液体中声波的这种混合性质与包括液氦在内的其他液体中的声波的性质不同。此外科学家们还发现，这两种混合的声波传播速度几乎相等，速度的不同取决于温度。在未来，物理学家期望这些混合声波可以在长量子线或原子陷阱中被实验证明，在这种情况下一维量子液体是已知存在的。
博科园-科学科普｜参考期刊文献：物理评论快报，arXiv｜研究/来自：伦敦大学玛丽皇后学院等
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