Жидкий гелий-4, который находится в сверхтекучем состоянии при криогенных температурах, близких к абсолютному нулю (-273°C), обладает особым вихрем, называемым квантованным вихрем, который возникает в результате квантово-механических эффектов. Когда температура относительно высока, нормальная жидкость одновременно существует в сверхтекучем гелии, а когда квантованный вихрь находится в движении, между ним и нормальной жидкостью возникает взаимное трение. Однако трудно точно объяснить, как квантованный вихрь взаимодействует с нормальной жидкостью в движении. Хотя было предложено несколько теоретических моделей, до сих пор не было ясно, какая из них правильная.
Исследовательская группа, возглавляемая профессором Макото Цубота и специально назначенным доцентом Сатоши Юи из Высшей школы естественных наук и Института теоретической и экспериментальной физики Намбу Йоичиро Столичного университета Осаки, соответственно, в сотрудничестве со своими коллегами из Университета штата Флорида и Университета Кейо, численно исследовала взаимодействие между квантованным вихрем и нормальная жидкость. Основываясь на результатах экспериментов, исследователи выбрали наиболее последовательную из нескольких теоретических моделей. Они обнаружили, что модель, учитывающая изменения в нормальной жидкости и включающая более теоретически точное взаимное трение, наиболее совместима с экспериментальными результатами.
"Предмет этого исследования, взаимодействие между квантованным вихрем и обычной жидкостью, был большой загадкой с тех пор, как я начал свои исследования в этой области 40 лет назад", - заявил профессор Цубота. "Вычислительные достижения позволили справиться с этой проблемой, и блестящий эксперимент по визуализации, проведенный нашими сотрудниками из Университета штата Флорида, привел к прорыву. Как это часто бывает в науке, последующие достижения в области технологий позволили это прояснить, и данное исследование является хорошим примером этого".
Их выводы были опубликованы в Связь с природой.
Комментарии