在量子材料中，激发态一般是指能量比基态更高的态。电子在激发态和基态之间跃迁。量子材料中的声子瓶颈效应发生在电子从激发态回到基态的超快弛豫过程中，是相变附近的微观量子态动态现象（图1中的E图）。而欧拉盘是经典物理现象，其命名来自欧拉1765年前对刚体运动进行的研究，后人将转动的圆盘称为欧拉盘。通过对比经典物理中的欧拉盘和量子体系的声子瓶颈效应之间的相似性和内在关联，研究者提出了从普适角度来看待激发态物理的认知，给出强度量和广延量的不同行为特征，跨越了经典和量子物理。

图1 欧拉盘与声子瓶颈效应对比

A：欧拉盘示意图 B：欧拉盘音频的频谱图

C、D：欧拉盘的机械能和频率随时间的变化 E：声子瓶颈效应示意图

F、G：声子瓶颈效应中光生载流子弛豫慢分量的幅值和寿命随温度的变化

H、I：频率和寿命上升示意图 J：钢珠在刚性表面弹跳的示意图

量子材料临近相变时，光载流子的慢分量特征时间会急剧上升，趋向无穷大，同时正比于光生载流子密度的慢分量幅值会显著下降。在相变之后，载流子的弛豫时间会从“无穷大”陡然降低到一个有限值。欧拉盘表现出极为相似的行为。随着时间的变化，其能量持续耗散，在即将停止旋转之前，其频率突然升高，能量降至最低，而后停止旋转。

物理学院王文慧课题组与中科院物理研究所赵继民课题组合作，通过观察分析并与实验对比建立起两者之间的联系：随着状态参量的变化，广延量出现单调减弱行为，而强度量出现准发散行为。这些联系源自微观动态循环过程的共性，是由激发态弛豫到基态这个过程决定的。当相变结束之后，系统不再存在激发态，上述理论不再适用，广延量和强度量的值则由新物相决定。

研究者发现了看似无关的欧拉盘和声子瓶颈效应之间的内在联系，可以使人们从更普适的视角来看待激发态物理现象的本质，提升人们对激发态物理的认知。该工作有望推动对激发态物理普遍规律的研究和发现。

该研究成果近日发表在Cell Press旗下的综合性学术期刊《创新》(The Innovation Impact Factor：33.2)上。西安交通大学物理学院为该论文第一完成单位，论文第一作者是物理试验班92的林新念，在王文慧副教授指导下进行了本科生科研训练，物理试验班91李昊辰也参与了该工作。该工作由王文慧与中科院物理研究所的合作者共同完成。

文章链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(24)00052-3

王文慧课题组链接：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/w.wang