科技日報北京3月24日電 （記者王小龍）美國俄亥俄州立大學的研究人員日前在一次實驗中證明聲子是一種具備磁性的粒子，能夠在傳送聲音的同時傳導熱量。這在相關領域尚屬首次，為人們對聲波的認識增加了一個新的維度。相關論文發表在3月24日（北京時間）出版的《自然·材料》雜誌上。

　　聲子這個詞聽起來很像光子。因為科學家們認為它們是兩個表兄弟：光子是光粒子，聲子則是晶體結構集體激發的準粒子。自愛因斯坦發現光電效應後，全世界的科學家對光子的研究持續了100多年。聲子卻被冷落了，所以與此相關的研究也相對較少。

　　俄亥俄州立大學奈米技術和機械工程學教授約瑟夫·賀爾曼斯説：“當人們得知熱量和聲音之間還有什麼關係的時候都會感到非常驚訝，更別説它們都能通過磁場被控制了。但其實從量子力學角度看，兩者都是通過能量來表達的。因此，控制其中的一個，另一個也會被控制。從本質上講，熱即是原子的振動，材料溫度越高，原子振幅越大。同樣聲音也是一種振動。人們能夠聽到聲音，也是空氣振動傳導的結果。這項研究表明，聲子也是具備磁性的。並且我們相信這種特性存在於任何固體當中。也就是説，只要有足夠強大的磁體，無論是玻璃、石材還是塑膠，這些以往沒有磁性的材料都能夠通過磁場來進行控制。”

　　但實驗的難度在於必須要有足夠強的磁場和足夠低的溫度，因為只有這樣才能使材料中的原子運動減速到聲子能夠參與的程度。像此次實驗中所使用的7特斯拉的磁體和低至零下268度的低溫環境，除了醫院和實驗室外都是沒有的。

　　在如此低的溫度下對熱量進行測量是一件非常棘手的工作。新研究的解決方法是用一小塊銻化銦半導體製造出一個外形獨特的音叉。這個音叉的一邊寬4毫米，另一邊寬1毫米，底部還安裝有一個微型加熱器。

　　這個裝置能夠正常工作完全要歸功於半導體在低溫下的獨特性質。通常情況下，材料的熱傳導性能完全取決於構成它的原子。但在極端低溫條件下，另一個因素開始起作用，即被測試樣品的尺寸。在這種條件下，與較小的樣本相比，較大的樣品可以更快傳遞熱量。這意味著，音叉較寬的一側會傳遞更多的熱量。

　　賀爾曼斯解釋説，可以將音叉想像成一個跑道，聲子是一個個運動員，它們從音叉的基座奔向音叉的兩臂。選擇窄道的運動員，由於空間狹窄，相互之間會發生碰撞，因此速度也會比較慢。而那些選擇較寬跑道的運動員，因為空間充裕所以速度更快。

　　正如研究人員所預期的那樣，在未施加磁場的情況下，音叉較寬的一側能夠傳遞更多的熱量。但在施加磁場的情況下，熱量經由音叉較寬一側的傳導速度減緩了12%。

　　研究人員由此得出結論：聲子一定是受到了磁場的影響，産生了相互碰撞導致了熱量傳遞速度的減緩，聲子應該是具備磁性的。這一説法同時也得到了電腦量化模擬實驗的證實。

　　賀爾曼斯説：“我們的研究已經表明人們可以引導磁熱，借助足夠強大的磁場，未來我們或許還能引導聲波。”研究小組下一步將測試用磁場是否能使聲波發生轉向。

　　總編輯圈點

　　形容一個人“聲音有磁性”，看來有科學根據。借用醫院用的超級冰箱，磁場扭曲了冷冰冰的聲音，這是個怪主意，不過成功了。創新就是耍怪，不怪何來創新？搞科學，多來點“搞笑諾貝爾獎”導向吧，或許沒有論文，但必有樂趣。您看，這一次科學家就可能發明出“磁力隔音罩”。讓喧鬧的馬路遠去吧！