身为纵波，声波也有自旋

声波是纵波，所以一般认为声波没有自旋。但是不久前，科学家发现声学自旋在特定条件下存在。

自旋是从天体到基本粒子的一个重要的基本物理量。对于基本粒子，携带半整数自旋的粒子(如电子)是费米子，遵循泡利不相容原理。携带整数自旋的粒子(如光子)是遵循玻色-爱因斯坦分布的玻色子。

我们知道圆偏振光中有旋转偏振，所以光子(或光波)有自旋。声波有自旋吗？

声波是纵波，所以一般认为声波没有自旋。然而，不久前，美国加州大学伯克利分校、佐治亚理工学院和中国同济大学的合作研究小组(史承志教授、赵荣国博士、杨龙、杨穗博士、王元教授、陈红教授、任杰教授和张翔教授)通过实验观测发现并证明了特定条件下声自旋的存在。相关成果发表在《国家科学评论》(NSR)上，标题为“声学自旋观测”。

研究人员观察到声波在垂直声干涉场中的自旋和倏逝波在光栅波导中的传播。在垂直相干声波中，每个声波贡献局部速度场的垂直分量，局部速度场矢量是声波的极化。当权威域中速度场的两个垂直分量相差90度时，声波的偏振旋转，导致声波旋转(如图所示)。此外，研究人员利用声波的旋转产生一个瞬间来遥控粒子的旋转。

对于倏逝声波，声波的自旋与波矢量是自锁的，因此正自旋波只向右侧传播，而负自旋波只向左侧传播。这种自旋动量自锁效应对于声学通信非常重要。

许多有趣的物理现象，如量子自旋霍尔效应和自旋动量自锁效应，在声波中很难实现，当没有发现声波的自旋时。为了在声波中实现这些物理效应，人们经常需要付出很多努力来产生声学赝自旋态。声学自旋的突破性发现将为自旋相关的基础声学和物理研究奠定基础。

该研究由美国海军研究办公室MURI项目、佐治亚理工学院教授启动基金、中国国家自然科学基金和国家重点研究项目资助。