你能想像声波的传播方式可以与光波一样吗？近日，香港城市大学的科研团队报告发现了一种新型声波：这种声波在空气中传播时，不仅会像横波般振动，而且还像光一样能同时携带自旋和轨道角动量。

科学家表示，这一崭新发现打破了一直以来对声波的看法，为开发声波通讯、声波传感及成像等科技应用，开辟了全新的道路。

在物理课本中，空气中的声波是一种纵波。但是在最近的新研究中，科学家首次证明了在特定条件下，空气中可以传播横声波。研究作者王书波博士说：“声波之所以是纵波，是因为空气或液体中没有剪应力。他一直在探索是否有可能产生横声波，当中需要人工构造剪应力。”

因此，在研究过程中，他设想假如空气被分割成超原子，即将特定体积的空气限制在亚波长的小型谐振器内，就可能会产生剪应力。而这些空气“超原子”的集体运动，可以在宏观尺度上产生横向振动的声波，即横声波。

王博士通过巧妙设计出一种叫做微极超材料的人工物料，成功地创造出了超原子。理论计算显示，这些空气“超原子”的集体运动确实产生了剪应力，继而在这种超材料内部产生了具横声波。

实验结果证明，无论空气中还是流体中的声波，在特定条件下都可以转换为横波，并且可以像光波一样带有完整的矢量特性。研究人员表示，未来可通过调控这些额外的矢量特性，将更多的数据编进到横声波之中，以打破依赖普通声波的传统声学通讯技术的瓶颈。

该研究论文题为“Spin-orbit interactions of transverse sound”，已发表在《自然通讯》期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：https://www.nature.com/articles/s41467-021-26375-9

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