研究者は、超流動における渦の伝播についての理解を広げています

フロリダ州立大学の研究者を含む科学者の国際チームは、いわゆる超流動における渦の伝播を予測するモデルを開発しました。これは、超流動中性子星などの量子流体システムの乱流を制御する物理学への新しい洞察を提供する作業です。

に掲載された記事で 身体検査の手紙研究者らは、超流動における竜巻状の渦管の伝播と速度を説明するモデルを作成しました。 ボルテックスチューブは乱流の重要な部分であり、古典物理学で広く研究されています。 ボルテックスチューブの動きは、次のようなさまざまなシナリオに関連しています。 B.ハリケーンの形成において、空気を介したウイルスの伝播と星形成における化学的混合。 しかし、それは量子液体ではよく理解されていません。

この研究は、狭い温度範囲で超流動ヘリウム4で得られた実験結果を報告した以前の研究に基づいています。 超流動は、抵抗なしに、したがって運動エネルギーを失うことなく流れることができる液体です。 動かされると、それらは際限なく回転する渦を形成します。

「このモデルを検証し、広い温度範囲での渦の動きを表すことを示すことで、この現象の普遍的なルールを確認します」と、FAMU-FSU工学部の機械工学の准教授であるWeiGuo氏は述べています。 。 「この発見は、量子液体乱流の高度な理論モデルの開発に役立ちます。 »»

以前の研究では、郭と彼のチームは、超流動ヘリウム4、極低温で存在する量子液体に出現した渦管を追跡しました。 この研究では、チームは渦に閉じ込められた小さな粒子を使用して、それらの動きを追跡しました。 彼らは、渦がチューブの一見ランダムな動きに基づいて予想されるよりもはるかに速く伝播することを発見しました。 この急速な伝播は、超拡散として知られています。

最新の研究では、研究者は数値モデルを構築し、以前の研究の結果を使用して、実験結果を複製することによってモデルの精度を検証しました。 これにより、ボルテックスチューブがどのように形成され、より広い温度範囲で超流動中で伝播するかを予測することができました。 シミュレーションはまた、観測された渦の超拡散を説明するために著者によって提案された物理的メカニズムの明確な証拠を提供しました。

研究者は、基礎研究のためだけでなく、ナノワイヤの製造などの実際のアプリケーションでの使用の可能性のために、量子液体の乱流を理解したいと考えています。 ボルテックスチューブは粒子を引き付け、粒子は非常に細い線に凝集します。 このプロセスを制御することで、いわゆるナノワイヤーの製造が可能になり、その太さはナノメートル単位で測定されます。

「乱流における粒子の分散は、古典的な乱流の分野では非常に活発なトピックですが、量子液体コミュニティではあまり注目されていません」と、National HighMagneticFieldの共同主執筆者兼ポスドク研究者であるYuanTangは述べています。ラボ。 「私たちの仕事は、量子液体における粒子散乱に関するさらなる将来の研究を刺激する可能性があります。 »»

この記事の共著者には、日本の大阪メトロポリタン大学のユイサトシとツボタマコト、および日本の慶應義塾大学の小林博道が含まれます。 このアイテムはによって選択されました 身体検査の手紙 編集者からの提案として、特に重要で、興味深く、よく書かれた記事の指定。

この研究は、全米科学財団と米国エネルギー省によってサポートされていました。 追加のリソースは、フロリダ州立大学の国立高磁場研究所によって提供されました。この研究所は、国立科学財団とフロリダ州によってサポートされています。 この作品は、日本学術振興会の支援も受けています。

ストーリーのソース:

材料 によって提供された フロリダ州立大学。 もともとビルウェロックによって書かれました。 注:コンテンツは、スタイルと長さを編集できます。

Sako Masahiro

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