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蘭卡斯特大學的物理學家開發(fā)了一種研究量子流體中的渦流的新技術。Andrew Guthrie、Sergey Kafanov、Theo Noble、Yuri Pashkin、George Pickett和Viktor Tsepelin與莫斯科國立大學的科學家合作，使用微型機械諧振器檢測超流體氦中的單個量子渦流。他們的工作發(fā)表在當前的《自然通訊》雜志上。
這項關于量子湍流的研究比現(xiàn)實世界中的湍流更簡單，因為在日常現(xiàn)象中可以觀察到湍流，如沖浪、快速流動的河流、波濤洶涌的風暴云或煙囪煙霧。盡管它是如此普遍，并且在各個層面，從星系到亞原子都有發(fā)現(xiàn)，但人們?nèi)匀粵]有完全理解它。
物理學家知道支配空氣和水等流體流動的基本納維-斯托克斯方程，但盡管經(jīng)過幾個世紀的努力，這些數(shù)學方程仍然無法得到解決。
但是，量子湍流可能提供了答案的線索。量子流體中的湍流比其 "混亂"的經(jīng)典對應物要簡單得多，并且是由相同的單量子化渦流組成的，可以被認為是為該現(xiàn)象提供了一個 "原子理論"。然而，量子系統(tǒng)中的湍流，例如超流體氦4中的湍流，發(fā)生在微觀尺度上，之前，科學家還沒有足夠精確的工具來探測這么小的渦流。
海上運輸中使用的大部分能量都用于制造湍流。資料來源：蘭卡斯特大學
但是現(xiàn)在，蘭卡斯特大學物理學團隊在絕對零度以上幾千分之一的溫度下工作，通過使用超流體中的納米級 "吉他弦"，利用納米科學來探測單個量子渦旋（其核心尺寸與原子直徑相當）。
該團隊是如何做到這一點的：沿著 "弦 "的長度（大約100納米寬的條形）捕獲一個單一的渦旋。當一個漩渦被困住時，桿的共振頻率會發(fā)生變化，因此可以跟蹤漩渦的捕獲和釋放率，從而為了解湍流結構打開一個窗口。
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