科學家瞄準超流體，為湍流形成提供新見解

被稱為超流體的奇異液體中的渦流會合并形成大漩渦，類似于旋風在湍流大氣中的形成方式。由昆士蘭大學、ARC工程量子系統卓越中心（EQUS）和ARC未來低能耗電子技術卓越中心（FLEET）的一個團隊進行的這項新研究對超流體的新興技術應用非常重要，例如精確傳感。

主要作者和理論家Matt Reeves博士說，該團隊的結果為一個有70年歷史的理論——諾貝爾獎得主Lars Onsager的二維渦流平衡模型——提供了實驗驗證。

像旋風或木星的大紅斑這樣的大型、長壽的旋渦經常從湍流中形成。他說：“Onsager的模型解釋了這些結構的存在，但是到目前為止，實驗往往與預測相沖突。”

一個關鍵的問題是，大多數流體是粘性的，這意味著它們“抵制”流動。因此，沒有粘性的超流體是實現Onsager模型的理想候選者。

領導實驗的泰勒-尼利博士說，該團隊研究了被稱為玻色-愛因斯坦冷凝物的超流體中的渦流行為，該冷凝物是通過將銣原子氣體冷卻到極低溫度而產生的。

科學家表示：“我們創造了一個薄薄的超流體盤，然后用激光在仔細指定的位置注入旋渦。這些旋渦迅速混合，僅在幾秒鐘內就合并成一個大漩渦，很像一個從湍流大氣中形成的大旋風。”

然而，最令人興奮的是理論和實驗之間的顯著一致。研究結果表明，超流體可以被用來提供關于湍流的新知識，并且對于開發基于超流體的精確傳感器至關重要。

該研究論文題為"Turbulent Relaxation to Equilibrium in a Two-Dimensional Quantum Vortex Gas"，已發表在《物理評論X》期刊上。

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論文原文：https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.12.011031

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