Nature Physics:旋转量子波湍流
吴宗涵 Hwak 2023-03-06

在强烈的旋转影响下的湍流是跨越宽范围长度尺度的相互作用惯性波的集合,在宏观量子凝聚体中,大尺度上的准经典湍流动力学在小尺度上发生了改变,其中涡量的量化至关重要,然而,这一过渡的性质仍然有待深入探究。鉴于此,来自阿尔托大学应用物理系J. T. Mäkinen等人成功将波驱动湍流的概念扩展到旋转量子流体,其中波的频谱扩展到微观尺度,如量化涡旋上的开尔文波。

文章要点:

1) 该研究通过角速度的周期性调制在最大尺度上激发惯性波,并观察到能量向较小尺度的耗散无关转移,以及在最低温度下难以理解的开尔文波级联的最终开始;

2) 此外,研究进一步发现,能量通过不同于经典Ekman层的边界层被泵送到系统中,并通过数值模拟支持了这一结果,这一工作证实了量子流体中的湍流运动状态,其中可以忽略涡流重新连接的作用,从而将湍流的经典和量子状态之间的过渡剥离到其组成部分。

参考资料:

Mäkinen, J.T., Autti, S., Heikkinen, P.J. et al. Rotating quantum wave turbulence. Nat. Phys. (2023).

DOI: 10.1038/s41567-023-01966-z

https://doi.org/10.1038/s41567-023-01966-z


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