Эксперимент со сверхтекучей жидкостью подтвердил теорию 70-летней давности

Вихри в сверхтекучей жидкости, сливаются с образованием больших вихрей, аналогичных тем, которые образуют циклоны в турбулентной атмосфере, обнаружили исследователи из университета Квинсленда, 17 февраля сообщает Phys.org.

Эта работа экспериментально подтверждает теорию двумерного вихревого равновесия, разработанную 70 лет назад Нобелевским лауреатом Ларсом Онсагером.

«Большие, долгоживущие вихри, такие как циклоны или Большое красное пятно Юпитера, часто образуются из турбулентных потоков жидкости. Модель Онсагера объясняет существование этих структур, но до сих пор эксперименты, как правило, противоречили предсказаниям. Основная сложность заключается в том, что большинство жидкостей вязкие, а это значит, что они сопротивляются течению. Сверхтекучие жидкости не обладают вязкостью, поэтому являются идеальными кандидатами для реализации модели Онзагера», — сказал теоретик доктор Мэтт Ривз.

Исследователи изучали поведение вихрей в сверхтекучей среде, известной как конденсат Бозе — Эйнштейна. Он образуется при охлаждении газа, состоящего из атомов рубидия, до чрезвычайно низких температур.

«Мы создали тонкий диск сверхтекучей жидкости, а затем использовали лазеры для создания вихрей в тщательно определенных местах. Вихри быстро смешивались, сливаясь в одно большое скопление всего за несколько секунд. Они очень сильно походили на большой циклон, формирующийся из турбулентной атмосферы», — сказал доктор Тайлер Нили.

При этом эксперименты показали хорошее согласие с теорией — теория исключительно хорошо предсказала форму конечных гигантских вихревых структур в сверхтекучей среде.

Полученные результаты показывают, что сверхтекучие жидкости могут быть использованы для изучения новых явлений турбулентности и будут иметь решающее значение при разработке прецизионных датчиков на их основе.