L’hélium-4 liquide, qui est dans un état superfluide à des températures cryogéniques proches du zéro absolu (-273°C), possède un vortex spécial appelé vortex quantifié qui provient d’effets mécaniques quantiques. Lorsque la température est relativement élevée, le fluide normal existe simultanément dans l’hélium superfluide, et lorsque le vortex quantifié est en mouvement, un frottement mutuel se produit entre lui et le fluide typical. Cependant, il est difficile d’expliquer précisément comment un vortex quantifié interagit avec un fluide regular en mouvement. Bien que plusieurs modèles théoriques aient été proposés, il n’a pas été clair quel modèle est correct.
Un groupe de recherche dirigé par le professeur Makoto Tsubota et le professeur adjoint spécialement nommé Satoshi Yui, de la Graduate University of Science et du Nambu Yoichiro Institute of Theoretical and Experimental Physics, Osaka Metropolitan University respectivement en coopération avec leurs collègues de la Florida State University et de la Keio University, étudié numériquement l’interaction entre un vortex quantifié et un fluide typical. Sur la foundation des résultats expérimentaux, les chercheurs ont choisi le moreover cohérent de plusieurs modèles théoriques. Ils ont constaté qu’un modèle qui tient compte des changements dans le fluide typical et incorpore un frottement mutuel as well as précis sur le strategy théorique est le additionally suitable avec les résultats expérimentaux.
“Le sujet de cette étude, l’interaction entre un vortex quantifié et un fluide standard, est un grand mystère depuis que j’ai commencé mes recherches dans ce domaine il y a 40 ans”, a déclaré le professeur Tsubota. “Les progrès informatiques ont permis de résoudre ce problème, et la brillante expérience de visualisation de nos collaborateurs de la Florida Condition College a conduit à une percée. Comme c’est souvent le cas en science, les développements ultérieurs de la technologie ont permis d’élucider, et cette étude en est un bon exemple.”
Leurs découvertes ont été publiées dans Nature Communications.
