Trong trải nghiệm hàng ngày của chúng ta về nhiệt, năng lượng sẽ tiêu tán ra môi trường xung quanh. Một vật nóng hơn sẽ nguội đi đến nhiệt độ của các vật liệu khác ở gần đó, đồng thời làm chúng nóng lên cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng.

Nhưng trong những vật liệu độc đáo, vật lý có thể hoạt động theo những cách phản trực giác. Siêu lỏng là trạng thái hiếm gặp của vật chất có độ nhớt bằng 0, nghĩa là chất này có thể chảy mà không có bất kỳ lực cản hay ma sát nào. Từ lâu, người ta đã dự đoán rằng nhiệt có thể truyền qua một loại chất lỏng giống như sóng âm – do đó có tên là “âm thanh thứ hai” – nhưng cho đến nay nó vẫn chưa được quan sát trực tiếp.

Trợ lý Giáo sư Richard Fletcher, tác giả nghiên cứu cho biết: “Giống như bạn có một thùng nước và làm cho một nửa gần sôi. Nếu sau đó bạn quan sát, bản thân mặt nước có thể trông hoàn toàn tĩnh lặng, nhưng đột nhiên phía bên kia nóng lên, rồi phía bên kia lại nóng lên và hơi nóng luân chuyển qua lại, trong khi mặt nước trông hoàn toàn tĩnh lặng".

Các nhà khoa học tại MIT đã trực tiếp quan sát thấy nhiệt tác động kỳ lạ trong chất lỏng siêu lỏng.

Để hình dung hiện tượng này, các nhà nghiên cứu phải tạo ra phương pháp phát hiện nhiệt hoàn toàn mới. Thông thường, người ta sẽ sử dụng cảm biến hồng ngoại nhưng việc tạo ra chất siêu lỏng đòi hỏi phải làm lạnh khí lượng tử gần như bằng không tuyệt đối và bức xạ hồng ngoại không phát ra ở nhiệt độ thấp như vậy. Vì vậy, nhóm đã chuyển sang sử dụng đài phát thanh.

Khí lượng tử mà các nhà nghiên cứu sử dụng được tạo thành từ các fermion lithium-6 và người ta phát hiện ra rằng những fermion này càng ấm thì tần số chúng cộng hưởng càng cao. Nhóm nghiên cứu đã áp tần số vô tuyến cao hơn vào chất khí, điều này khiến các fermion nóng hơn trong nó cộng hưởng để phản ứng. Bằng cách theo dõi âm thanh nào cộng hưởng ở những thời điểm khác nhau, các nhà khoa học có thể ghi lại “âm thanh thứ hai” khi sóng nhiệt dao động qua lại.

“Lần đầu tiên chúng ta có thể chụp ảnh chất này khi làm lạnh nó qua nhiệt độ tới hạn của trạng thái siêu lỏng và trực tiếp quan sát cách nó chuyển từ trạng thái chất lỏng bình thường, nơi nhiệt cân bằng, sang trạng thái siêu lỏng nơi nhiệt chuyển động qua lại", Martin Zwierlein, tác giả chính của nghiên cứu nói. Nhóm nghiên cứu cho biết, việc quan sát hiện tượng kỳ lạ này có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về tính dẫn nhiệt của trạng thái vật chất hiếm hơn, bao gồm chất siêu dẫn và sao neutron, từ đó có thể cho phép họ thiết kế các hệ thống tốt hơn.