Ta tyczy się dynamiki wirów kwantowych, o czym zresztą traktuje publikacja zamieszczona w Proceedings of the National Academy of Sciences. Jej autorzy obserwowali zachowanie nadciekłego helu, aby jak najlepiej zrozumieć prawo opisujące interakcje, zderzenia i transformacje tych mikroskopijnych wirów. Wyciągnięte wnioski powinny być przydatne nie tylko w kontekście fizyki kwantowej, ale również i klasycznej.
Czytaj też: Polowali na te stany kwantowe od ponad pół wieku. Teraz ogłosili wielki sukces
Autorzy nowych badań doszli do wniosku, że kiedy opisywane wiry kwantowe występujące w nadciekłym helu przecinają się, a następnie łączą, to dochodzi do emisji energii charakteryzujących turbulencje w płynach kwantowych i klasycznych. Naukowcy dodają, że dzięki poczynionym postępom mogą teraz na nieosiągalną wcześniej skalę zgłębiać granicę między tymi dwoma z pozoru różnymi światami.
Nadciekłość jest trudna do uzyskania, ponieważ wymaga schłodzenia próbek do temperatury bliskiej zeru absolutnemu, czyli najniższej wartości występującej we wszechświecie. Gra jest jednak warta świeczki, ponieważ taki stan oferuje szereg niesamowitych właściwości. Wiry występujące w nadciekłym helu można porównać do mikroskopijnych tornad, które cechują się wysoką stabilnością i łatwością śledzenia.
Nadciekły hel osiąga taki stan w skrajnie niskiej temperaturze, niewiele powyżej zera absolutnego. Fizycy wykorzystali go do śledzenia zachowania wirów kwantowych
Z tego względu fizycy chętnie wykorzystują je do badań poświęconych turbulencji, czyli przepływowi burzliwemu mającemu wpływ na wiele dziedzin naszego codziennego życia. Takich ruch jest spotykany między innymi w lotnictwie, ponieważ towarzyszy przemieszczającym się samolotom; a także w oceanach, gdzie jest związany z tamtejszymi prądami.
Za sprawą ostatnich wysiłków fizykom udało się w wysokiej rozdzielczości zarejestrować zachowanie wirów kwantowych. Dzięki temu zidentyfikowali podstawowe wzorce zachowań zderzających się wirów kwantowych, co z kolei przełożyło się na sformułowanie podstawowego prawa opisującego takie interakcje. Co istotne, jest ono uniwersalne, dzięki czemu odnosi się do różnych typów płynów i szerokiego zakresu temperatur.
Czytaj też: Rewolucja już puka do drzwi. Wszystko dzięki nowemu materiałowi kwantowemu
Aby osiągnąć wyznaczony cel, trzeba było wprowadzić schłodzone cząstki deuteru do nadciekłego helu. Dzięki temu niewidoczne wcześniej wiry stały się widoczne. Później – przy użyciu arkusza laserowego oraz kamery – naukowcy śledzili zachowanie wirów, włącznie z ich łączeniem. W takich okolicznościach zorientowali się, że po połączeniu wiry zawsze rozdzielają się szybciej, niż przebiegało ich łączenie.