Упершыню даследчыкі паспяхова кантралявалі і назіралі хвалі Кельвіна ў супер-плоскасці Helia-4, адзначыўшы значны крок у разуменні дысперсіі энергіі ў квантавых сістэмах. Даследаванне забяспечыла кантраляваны метад узбуджэння гэтых спіральных хваль, які раней назіраўся толькі ў непрадказальных умовах. Даследаванне адкрывае новыя магчымасці для вывучэння квантавых віхуры і іх ролі ў перадачы энергіі на квантавым узроўні.
Кантраляванае ўзбуджэнне хваль Кельвін
Згодна з даследаваннем, апублікаваным у Physics Nature, таксама даступным на Arxiv, Кельвін Хвалі – упершыню апісаны лордам Кельвінам у 1880 годзе, – спіральныя беспарадкі, якія падарожнічаюць па лініях віхуры ў сістэмах Super -Block. Гэтыя хвалі гуляюць вырашальную ролю ў рассейванні энергіі ў квантавых вадкасцях, але ім было цяжка вывучыць праблемы кантраляванага хвалявання ад праблем кантраляванага.
Дацэнт Джосуке Міноў з Універсітэта Кіёта, вядучы аўтар даследавання, заявіў Phys.org, што прарыў адбыўся нечакана. Электрычнае поле было выкарыстана на наначасціцах, якія ўпрыгожваюць квантавы віхура з намерам перамяшчаць канструкцыю. Замест гэтага віхравы ядро прадэманстраваў розныя хвалістыя рухі, якія прымушаюць даследчыкаў перамясціць сваю ўвагу на кантраляванае хвалевае ўзбуджэнне Кельвіна.
Вышэйшыя ўласцівасці і квантавы віхравы паводзіны
Superfluid Helium-4, які дэманструе квантавае ўздзеянне на макраскапічную шкалу пры астуджэнні ніжэй 2,17, не мае глейкасці, што дазваляе яму прасочвацца без трэння. Гэты унікальны стан прадухіляе дысперсію энергіі як цяпла, што прыводзіць да фарміравання хваль Кельвіна, калі парушэнні адбываюцца ў віхравых лініях вадкасці. Даследчая група прадэманстравала, што гэтыя хвалі, а не традыцыйная турбулентнасць вадкасці, забяспечваюць важны механізм перадачы энергіі ў суперблакавыя сістэмы.
Наначасціцы, якія выкарыстоўваюцца для візуалізацыі хваль
Каб адсочваць рух хваль Кельвіна, даследчыкі прадставілі крэмнійныя наначасціцы ў супер-палёгкі гелій-4 у 1,4 Селвін, накіраваўшы лазер на крэмнійную пласціну, пагружаную ў вадкасць. Некаторыя наначасціцы трапілі ў віхравыя ядры, што робіць іх бачнымі ў кантраляваных умовах. Затым было выкарыстана электрычнае поле, якое змяняецца ў часе, прымушаючы ваганні ў захопленых часціцах і стварыўшы спіральную хвалю ўздоўж віхуры.
Эксперыменты праводзіліся на розных частотах узбуджэння ў дыяпазоне ад 0,8 да 3,0 герца. Сістэма падвойнай камеры дазволіла правесці тры -мерную рэканструкцыю руху хвалі, што пацвярджае яго спіраль.
Эксперыментальнае пацверджанне і будучыя даследаванні
Прафесар Мінава патлумачыла Phys.org, што доказ назіранага феномена сапраўды была хваляй Кельвіна, патрабуе адслоўнага аналізу дысперсійных адносін, хуткасці фазы і трохмернай дынамікі. Рэканструюючы рух віхуры ў 3D, даследчыкі прадставілі прамыя доказы рук з хваляй, пацвярджаючы сваю спіральную структуру левай рукой, якая ніколі раней не паказвалася.
Каб пацвердзіць свае высновы, каманда распрацавала мадэль віхуры, якая змадэлявала ўзбуджэнне хвалі Кельвіна ў падобных умовах. Гэтыя мадэляванне пацвердзілі, што прымусовыя вібрацыі зараджаных наначасціц, якія ўтвараюцца спіральнымі хвалямі ў абодвух напрамках, узгадняючы вынікі эксперыментаў.
Даследаванне прадстаўляе новы падыход да вывучэння хваль Селвіна ў Super -блоку Прывітанне, прапаноўваючы ўяўленне аб механіцы квантавых віхуры. Будучыя даследаванні могуць вывучыць працэсы нелінейнасці і распаду хваль Кельвіна, што патэнцыйна раскрывае дадатковыя падрабязнасці пра дынаміку квантавай вадкасці.
(Tagstotranslate) Навукоўцы назіраюць і кантралююць хвалі Кельвіна ў супер -блакадзе прывітанне для квантавай фізікі
