聲子是晶格振動能量量子化的準粒子。德拜理論在歷史上具有舉足輕重的地位，但僅適用于線性色散聲子。經典德拜理論存在兩大局限性：一是范霍夫奇點（VHS），二是玻色峰（BP）。此前，關于玻色峰的物理起源及其與范霍夫奇點是否等效存在長期爭議。
近日，中國科學院力學研究所研究員蔣敏強團隊突破德拜理論限制，建立了考慮非線性散射效應的聲子統一理論，終結了兩類非德拜聲子異常現象的物理關系之爭。
研究團隊從聲子散射物理規律入手，理論推導了多自由度晶格振動的阻尼系數，以及考慮阻尼軟化的聲子頻率-波數色散關系，實現了從低波數瑞利散射到高波數米氏散射轉變的光滑描述，從而將德拜線性色散拓展至非線性空間。在聲子動力學格林響應函數框架下，得到了可統一描述有序晶體和無序固體（玻璃等）的聲子態密度解析表達。
在此基礎上，研究團隊以散射體特征尺寸和散射聲子平均自由程為參數空間，構建了非德拜聲子異常的全景相圖。分析發現，如果聲子色散呈現非線性連續軟化，則玻色峰和范霍夫奇點可由同一實體演變為高度耦合且可相互轉換的兩個變體；如果聲子強烈散射導致色散出現額外的局域共振軟化，則玻色峰和范霍夫奇點可作為完全不同的現象而獨立地同時涌現，兩者共存的相邊界可由理論精確確定。研究團隊還計算了非德拜聲子異常引起的低溫比熱行為，并得到涵蓋有序晶體到無序玻璃的143個真實固體的實驗數據證實，這表明建立的聲子統一理論具有廣泛的普適性和有效性。
上述發現不僅澄清了玻色峰的物理起源及其與范霍夫奇點的關系，還加深了對拓撲有序或無序固體連續介質彈性極限的基本理解。
相關研究成果發表在《自然-物理學》（Nature Physics）上。研究工作得到國家自然科學基金的支持。
論文鏈接
基于聲子統一理論構建的非德拜異常（玻色峰和范霍夫奇點）全景相圖
聲子統一理論得到143種真實固體的低溫比熱數據驗證
本文鏈接：研究提出超越德拜的聲子統一理論http://www.sq15.cn/show-12-1945-0.html
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