超流是没有摩擦、无粘性、熵为零、无限热导的量子流体。超流和超导是存在于量子物理中的两种奇异现象。超流现象自1938年被观测到之后，该领域的科学家已四次获得诺贝尔物理学奖，分别授予了氦-4和氦-3的实验和理论研究。氦是迄今唯一直接确认具有超流性质的物质。因此，发现新的超流物质成为了该领域研究的热点。因为仲氢与氦-4类似，是无自旋不可区分的玻色体系，且质量更小，因此，仲氢是下一个最有可能具有超流性质的热门物质之一，但由于其三相点温度过高（13.8K)，在降温至超流状态前即凝结为固体。

        1998年，Grebenev等[S. Grebenev, et. al., Science 279, 2083 (1998)] 将掺杂的分子嵌入氦滴中，开启了微观超流研究的新途径。两年后，他们用相似的方法将掺杂的仲氢团簇嵌入氦滴中进行超流研究，发现奇异的光谱现象[S. Grebenev et al., Science 289, 1532 (2000)]。他们把该现象归因于仲氢的超流。然而，该解释自提出以来一直备受争议。

        针对掺杂的量子混合玻色体系，李辉教授等发展了基于第一性原理的量子蒙特卡洛模拟方法并开发了相应的程序，首次发现量子混合玻色体系的相分离现象，利用计算得到的内层仲氢相的超流分数，证实其超流响应非常微弱。通过对高精度微波和红外光谱的计算模拟并与已有的实验数据比对，确认了理论计算的准确度。研究表明，实验观测到的奇异光谱现象归因于内层仲氢和外层氦-4的相分离，掺杂的仲氢簇在氦-4液滴中形成高对称的非流体核，而奇异光谱现象并非仲氢本身的超流行为。

        2019年8月29日，该工作发表在Physical Review Letters上[1]，吉林大学理论化学研究所李辉教授为第一作者和共同通讯作者，加拿大滑铁卢大学Pierre-Nicholas Roy 教授为共同通讯作者，吉林大学为第一完成单位。该工作通过发展量子蒙特卡洛计算方法和程序，从原理上解析了量子混合玻色体系的高精度光谱，首次观察到了量子混合波色体系的微观相分离现象，从而终结了持续近二十年在微观超流领域的争议。

        该项研究受到国家重点研发计划（2016YFB0700801), 国家自然科学基金(21773081、21533003)的资助及吉林大学培英工程计划的支持。

[1] Hui Li*, Xiao-Long Zhang, Tao Zeng, Robert J. Le Roy, and Pierre-Nicholas Roy*, “Suppression of para-hydrogen superfluidity in a doped nanoscale Bose fluid mixture”, Physical Review Letters 123, 093001 (2019) DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.093001