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聲子是晶格振動(dòng)能量量子化的準(zhǔn)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(jīng)典德拜理論存在兩大局限性：一是范霍夫奇點(diǎn)（VHS），二是玻色峰（BP）。此前，關(guān)于玻色峰的物理起源及其與范霍夫奇點(diǎn)是否等效存在長(zhǎng)期爭(zhēng)議。近日，中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所研究員蔣敏強(qiáng)團(tuán)隊(duì)突破德拜理論限制，建立了考慮非線性散射效應(yīng)的聲子統(tǒng)一理論，終結(jié)了兩類非德拜聲子異?，F(xiàn)象的物理關(guān)系之爭(zhēng)。研究團(tuán)隊(duì)從聲子散射物理規(guī)律入手，理論推導(dǎo)了多自由度晶格振動(dòng)的阻尼系數(shù)，以及考慮阻尼軟化的聲子頻率-波數(shù)色散關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了從低波數(shù)瑞利散射到高波數(shù)米氏散射轉(zhuǎn)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(dòng)力學(xué)格林響應(yīng)函數(shù)框架下，得到了可統(tǒng)一描述有序晶體和無(wú)序固體（玻璃等）的聲子態(tài)密度解析表達(dá)。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)以散射體特征尺寸和散射聲子平均自由程為參數(shù)空間，構(gòu)建了非德拜聲子異常的全景相圖。分析發(fā)現(xiàn)，如果聲子色散呈現(xiàn)非線性連續(xù)軟化，則玻色峰和范霍夫奇點(diǎn)可由同一實(shí)體演變?yōu)楦叨锐詈锨铱上嗷マD(zhuǎn)換的兩個(gè)變體；如果聲子強(qiáng)烈散射導(dǎo)致色散出現(xiàn)額外的局域共振軟化，則玻色峰和范霍夫奇點(diǎn)可作為完全不同的現(xiàn)象而獨(dú)立地同時(shí)涌現(xiàn)，兩者共存的相邊界可由理論精確確定。研究團(tuán)隊(duì)還計(jì)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(wú)序玻璃的143個(gè)真實(shí)固體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)，這表明建立的聲子統(tǒng)一理論具有廣泛的普適性和有效性。上述發(fā)現(xiàn)不僅澄清了玻色峰的物理起源及其與范霍夫奇點(diǎn)的關(guān)系，還加深了對(duì)拓?fù)溆行蚧驘o(wú)序固體連續(xù)介質(zhì)彈性極限的基本理解。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-物理學(xué)》（Nature Physics）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。論文鏈接基于聲子統(tǒng)一理論構(gòu)建的非德拜異常（玻色峰和范霍夫奇點(diǎn)）全景相圖聲子統(tǒng)一理論得到143種真實(shí)固體的低溫比熱數(shù)據(jù)驗(yàn)證