罐子里的咖啡豆和成堆的大米或沙子就是颗粒物质的例子：由大量宏观(而不是原子尺度)颗粒组成的材料。尽管粒状物质在日常生活中非常常见，但它代表了基础物理学的一个意想不到的前沿：人们对它知之甚少。

在最近发表在《欧洲物理杂志E》上的一项新研究中，加州大学圣克鲁斯分校和凯斯西储大学的理论物理学家OnuttomNarayan和HarshMathur分别揭示了声音通过颗粒材料的传播，特别是接近所谓的“干扰过渡”。

了解颗粒物质的特性对于许多实际工业应用非常重要。值得注意的是，颗粒物质中的声振动问题最近成为流行文化中讨论的主题：新上映的电影《沙丘》引发了关于声音是否可以通过沙子传播(它可以)的争论。

通过观察一堆米就可以看出粒状物质的奇怪之处。如果你轻轻地推一摞米，它看起来是固体的。但如果你拿起一些米，让它从你的手中滑落，它就会像液体一样倾倒。因此，一堆米既不是固体也不是液体。它是一种颗粒材料，必须根据其本身的条件来理解。

要理解堵塞过渡，想象一下将咖啡豆倒入带有窄喷嘴的漏斗中。如果豆子慢慢倒入，它们会流过喷嘴，但如果大量豆子快速倒入漏斗，水流就会堵塞。当流速增加时，就会发生堵塞转变：材料突然从流动状态转变为堵塞状态。

在实验室中，研究人员通常研究聚苯乙烯珠子包，它们比咖啡豆更适合实验。发现这种微珠包在一组特征频率下经历声振动。这组特征频率称为微珠组的频谱。不同珠子包的光谱各不相同，因此问题是对可能出现的光谱类型进行统计理解。

Narayan和Mathur在许多研究人员，特别是YaroslavBeltukov(俄罗斯Ioffe研究所)和GiorgioParisi(罗马第一大学)之前的重要工作的基础上，表明光谱的某些统计特征是普遍存在的，而其他特征则不是。普遍的。在这种情况下，通用是指任何足够复杂的系统的振动频率所共有的特征;对于堵塞颗粒物质的特定特征来说是非通用的。

Narayan和Mathur表明，光谱的普遍特征是由随机矩阵理论描述的，随机矩阵理论是20世纪50年代核物理学家发展的数学分支。随机矩阵理论可能适用于粒状物质振动的可能性具有重要的先兆。但在新的工作中，首次令人信服地证明了光谱是由一种称为拉盖尔系综的随机矩阵理论的特殊风格来描述的。

纳拉扬和马图尔还开发了一种堵塞颗粒物质的振动模型，该模型能够解释光谱的一些非普遍特征。该模型与纳拉扬多年前开发的模型非常相似，该模型旨在解决有关颗粒物质的另一个重要难题：压力如何分布在压缩的珠子包中。

找到不同现象的统一描述是基础物理学的一个主要目标。未来工作的一个重要目标是将两个相关模型合并为应力分布和振动谱的统一描述。

马图尔和纳拉扬说，颗粒物质提醒我们，人们不仅需要在宇宙学尺度上观察亚原子世界或宇宙，才能找到重要的未解决的基本问题。在我们周围的日常生活中可能会发现同样具有挑战性和重大的问题。

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