超流体可能通过螺旋机构合并

时间:2020-04-06 18:41 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

超流体可能通过螺旋机构合并

总部位于佛罗里达州立大学的国家高磁场实验室的科学家们在流体动力学方面有了一项发现,这确实值得开瓶好酒。

FAMU-FSU工程学院机械工程副教授魏国和MagLab研究生研究助理Toshiaki Kanai在《物理评论快报》杂志上发表了一项新研究,揭示了量子流体——也被称为超流体——是如何融合的。原来他们用的是螺旋钻。

在原子水平上,这些流体遵循一套完全不同的规则,这些规则在超低或低温下产生。在这种情况下,这个温度徘徊在-273摄氏度(约-460华氏度),比地球上任何地方都要冷得多。要达到这样的环境,必须在专门的实验室里付出巨大的努力。

换句话说,量子流体,也叫超流体,真的很奇怪。科学家们对它们也很感兴趣,部分原因是它们存在于宇宙中——中子星中,也可能存在于暗物质中。

“中子星本质上是巨大的、旋转的超流体液滴,这些液滴可以融合在一起,”郭说。他是一名受过训练的物理学家,负责管理MagLab的低温研究小组。“所以我们问了这样一个问题:当旋转的超流体液滴融合在一起时会发生什么?”旋转是如何从一个转到另一个的?”

他们根据数值模拟得到的答案让人大吃一惊。结果表明,这些流体的旋转与经典流体动力学几乎没有相似之处。然而,对于那些偶尔喝一杯琼瑶浆(gewurztraminer)的人来说,这是可以理解的:这种机制就像开瓶器。

他们模拟的超流体是玻色-爱因斯坦凝聚。BECs是一种完全不同于空气、液体、固体或等离子体的物质状态,它是将一种密度极低的气体冷却到接近绝对零度(可能的最低温度)而形成的。在这种寒冷的状态下,原子几乎被吸干了所有的能量,本质上是一个整体。它们的粘度为零;BEC流动时不消耗任何能量。

在我们的经典世界中,当一个旋转的雨滴落在静止的水体中时,雨滴的旋转运动和角动量通过旋转的结构传递到水滴中,我们称之为涡流。

但是,当Kanai创造了一个模型来观察当一个旋转的BEC水滴与一个静止的BEC水滴融合时,量子世界会发生什么变化时,却没有漩涡或漩涡的迹象。然而,运动还是发生了转移。

郭解释说:“漩涡仍然在旋转的水滴中,但它们没有被转移到顶部。”“但不知何故,旋转运动和角动量确实转移到了另一个区域。所以我们觉得一定有某种不同的机制在起作用。在这两个液滴的交界面上出现了一个奇怪的结构——奇怪是因为它不出现在传统的粘性流体中。”

那个奇怪的结构:开瓶器。

“这个结构就像一个开瓶器,”施加了一个扭矩,郭解释说。“它产生顶部的旋转运动,静态的,然后减慢底部的旋转。这样,旋转就从底部转移到了顶部。”

Kanai说,这个结果让人更加兴奋,他似乎有点晕头转向,因为他在佛罗里达州立大学读物理研究生的时候就已经是一份出版物的主要作者了。

“在我们第一次观察螺旋钻结构之后,我们有很多问题,”他说。“是什么导致了这种结构?”结构如何影响动力学?所以这个发现本身就很有趣;但在那之后,理解这一发现也非常令人兴奋。”

郭说,他们的工作可能会为其他领域的研究带来曙光——暗物质和中子星在宇宙学层面上的研究,以及在量子层面上基于beci的技术的发展,如传感器或量子计算机,这是一个新兴的领域,被称为原子电子学。

“这可能会给天体物理学家提供一些信息,告诉他们在观测天空时应该观察什么样的结构,”郭说。

因此,下次当你打开一瓶葡萄酒,欣赏它在你的杯中旋转时的粘性时,请举杯,为扭矩,为奇异的、无粘性的玻色-爱因斯坦凝聚物,为科学的无穷奇迹,干杯。

当前位置:主页 > 物理知识 >

声明:本文杏鑫娱乐整理不代表个人观点,转载请注明原文,点击还能查看更多的文章;本文网址: http://www.kozbods.com/wuli/1095.html

围观: 次 | 责任编辑:杏鑫

延伸阅读

SEO关键字



回到顶部