物质超均匀分布新机制获揭示
发布时间：2026-04-08
信息来源：中国科学报
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发布时间：2026-04-08
信息来源：中国科学报
中国科学院理论物理研究所研究员金瑜亮团队与上海交通大学、浙江大学等单位的研究人员合作，在无序系统与统计物理研究领域取得重要进展，揭示了物质超均匀分布的一种新机制。相关研究成果近日发表于美国《国家科学院院刊》。
阻塞相变是无序体系从流动状态到非晶固态的转变过程，在胶体、颗粒物质及非晶材料中普遍存在。长期以来，该相变呈现出一个悖论：一方面表现出超均匀性，即大尺度密度、接触数等物理量涨落被显著抑制；另一方面又表现出临界性，即系统对外界扰动表现出高度敏感性和长程关联。
想象一下，一堆散沙，里面颗粒的分布是随机的，有的地方密，有的地方疏。当把这堆沙子压实，让它变成一个相对固定的沙堆，神奇的事情发生了。一方面，这个沙堆内部大范围的稀疏和密集程度被“抑制”了，变得异常均匀；另一方面，这个沙堆又很“敏感”，稍微碰一下，里面的颗粒就可能发生很大的位置调整。在物理学中，相对固定的沙堆相当于阻塞相变，异常均匀为“超均匀性”，因敏感而发生变化叫作临界性。
在一般材料体系中，临界性往往意味着超涨落，而非超均匀。为何在阻塞相变中，这两种看似矛盾的现象可以同时存在？
研究团队通过理论分析和模型构建，揭示了这一悖论背后的物理机制。他们发现，阻塞相变中的接触数超均匀性源于两个核心约束：一是全局的等静性条件，二是局域的力学稳定性不等式。基于上述机制，研究团队构建了一种最小拓扑网络模型。该模型满足全局等式与局部不等式的约束条件，在临界点处，同时展现了连接数超均匀性和临界行为。
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