07:34 2022-07-06
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cercetătorii extind înțelegerea răspândirii vortexului în superfluide
_ Cercetătorii extind înțelegerea răspândirii vortexului în superfluide
O echipă internațională de oameni de știință cu cercetători de la Universitatea de Stat din Florida a dezvoltat un model care prezice răspândirea vârtejurilor în așa-numitele superfluide, lucru care oferă o nouă perspectivă asupra fizicii care guvernează turbulența în sistemele cu fluide cuantice. precum stelele neutronice superfluide.
Într-o lucrare publicată în Physical Review Letters, cercetătorii au creat un model care descrie răspândirea și viteza tuburilor vortex asemănătoare tornadelor din superfluide. Tuburile vortex sunt un ingredient cheie al turbulenței, care este studiat pe scară largă în fizica clasică. Mișcarea tuburilor vortex este relevantă într-o gamă largă de scenarii, cum ar fi formarea uraganelor, transmiterea prin aer a virușilor și amestecarea chimică în formarea stelelor. Dar este puțin înțeles în fluidele cuantice.
Această lucrare extinde un studiu anterior care a raportat rezultate experimentale obținute în heliu-4 superfluid într-un interval de temperatură îngust. Superfluidele sunt lichide care pot curge fără rezistență și, prin urmare, fără pierderi de energie cinetică. Când sunt agitate, formează vârtejuri care se rotesc la infinit.
„Prin validarea acestui model și arătând că descrie mișcarea vârtejurilor la o gamă largă de temperaturi, confirmăm o regulă universală pentru acest fenomen, „, a spus Wei Guo, profesor asociat de inginerie mecanică la Colegiul de Inginerie FAMU-FSU. „Această descoperire poate ajuta la dezvoltarea modelelor teoretice avansate ale turbulenței fluidelor cuantice.”
În studiul anterior, Guo și echipa sa au urmărit tuburile vortex care au apărut în heliu-4 superfluid, un fluid cuantic care există la temperaturi extrem de scăzute. În acea cercetare, echipa a folosit particule minuscule care au fost prinse în vârtejuri pentru a urmări mișcarea acestora. Ei au descoperit că vortexurile se răspândesc mult mai repede decât ne-am aștepta pe baza mișcării aparent aleatoare a tuburilor. Această răspândire rapidă este cunoscută sub numele de superdifuzie.
În cea mai recentă lucrare, cercetătorii au construit un model numeric și au folosit constatările din studiul lor anterior pentru a valida acuratețea modelului prin reproducerea rezultatelor experimentale. Acest lucru le-a permis să prezică modul în care tuburile vortex s-ar putea forma și răspândi în superfluide la un interval mai larg de temperatură. Simularea a produs, de asemenea, dovezi fără echivoc care susțin mecanismul fizic pe care autorii l-au propus pentru explicarea superdifuziei vortex observate.
Cercetătorii urmăresc să înțeleagă turbulența în fluidele cuantice pentru beneficiile cercetării de bază, precum și pentru o posibilă utilizare în aplicații practice. , cum ar fi fabricarea de nanofire. Tuburile vortex atrag particule care se grupează în linii incredibil de subțiri. Controlul acestui proces permite fabricarea așa-numitelor nanofire, care au o grosime măsurată în nanometri.
„Dispersia particulelor în flux turbulent este un subiect foarte activ în domeniul turbulenței clasice, dar a primit mai puțină atenție. în comunitatea fluidelor cuantice”, a spus Yuan Tang, co-autor principal și cercetător postdoctoral la Laboratorul Național de Câmp Magnetic Înalt cu sediul FSU. „Lucrările noastre ar putea stimula mai multe cercetări viitoare privind dispersia particulelor în fluidele cuantice.”
Co-autorii lucrării includ Satoshi Yui și Makoto Tsubota de la Universitatea Metropolitană Osaka, Japonia, și Hiromichi Kobayashi de la Universitatea Keio, Japonia. Această lucrare a fost selectată de Physical Review Letters ca sugestie a editorilor.
Comentarii:
Adauga Comentariu