蘭卡斯特大學(xué)的物理學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種研究量子流體中的渦流的新技術(shù)。Andrew Guthrie、Sergey Kafanov、Theo Noble、Yuri Pashkin、George Pickett和Viktor Tsepelin與莫斯科國(guó)立大學(xué)的科學(xué)家合作，使用微型機(jī)械諧振器檢測(cè)超流體氦中的單個(gè)量子渦流。他們的工作發(fā)表在當(dāng)前的《自然通訊》雜志上。

　　這項(xiàng)關(guān)于量子湍流的研究比現(xiàn)實(shí)世界中的湍流更簡(jiǎn)單，因?yàn)樵谌粘，F(xiàn)象中可以觀察到湍流，如沖浪、快速流動(dòng)的河流、波濤洶涌的風(fēng)暴云或煙囪煙霧。盡管它是如此普遍，并且在各個(gè)層面，從星系到亞原子都有發(fā)現(xiàn)，但人們?nèi)匀粵](méi)有完全理解它。

　　物理學(xué)家知道支配空氣和水等流體流動(dòng)的基本納維-斯托克斯方程，但盡管經(jīng)過(guò)幾個(gè)世紀(jì)的努力，這些數(shù)學(xué)方程仍然無(wú)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(duì)應(yīng)物要簡(jiǎn)單得多，并且是由相同的單量子化渦流組成的，可以被認(rèn)為是為該現(xiàn)象提供了一個(gè) "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(xué)家還沒(méi)有足夠精確的工具來(lái)探測(cè)這么小的渦流。

　　海上運(yùn)輸中使用的大部分能量都用于制造湍流。資料來(lái)源：蘭卡斯特大學(xué)

　　但是現(xiàn)在，蘭卡斯特大學(xué)物理學(xué)團(tuán)隊(duì)在絕對(duì)零度以上幾千分之一的溫度下工作，通過(guò)使用超流體中的納米級(jí) "吉他弦"，利用納米科學(xué)來(lái)探測(cè)單個(gè)量子渦旋（其核心尺寸與原子直徑相當(dāng)）。

　　該團(tuán)隊(duì)是如何做到這一點(diǎn)的：沿著 "弦 "的長(zhǎng)度（大約100納米寬的條形）捕獲一個(gè)單一的渦旋。當(dāng)一個(gè)漩渦被困住時(shí)，桿的共振頻率會(huì)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(jié)構(gòu)打開(kāi)一個(gè)窗口。

關(guān)注【深圳科普】微信公眾號(hào)，在對(duì)話框：
回復(fù)【最新活動(dòng)】，了解近期科普活動(dòng)
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動(dòng)
回復(fù)【研學(xué)營(yíng)】，了解最新科普研學(xué)營(yíng)
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】，了解最新團(tuán)體定制活動(dòng)
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識(shí)】，學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識(shí)
回復(fù)【博物學(xué)院】，了解更多博物學(xué)院活動(dòng)詳情