Chloé Leroy Des chercheurs ont montré remark l’énergie disparaît dans la turbulence quantique, ouvrant la voie à une meilleure compréhension de la turbulence à des échelles allant du microscopique au planétaire.
Le Dr Samuli Autti de l’Université de Lancaster est l’un des auteurs d’une nouvelle étude sur la turbulence des ondes quantiques en collaboration avec des chercheurs de l’Université Aalto.
Les découvertes de l’équipe, publiées dans Nature Physics, démontrent une nouvelle compréhension de la façon dont le mouvement ondulatoire transfère l’énergie des échelles de longueur macroscopiques aux échelles microscopiques, et leurs résultats confirment une prédiction théorique sur la façon dont l’énergie est dissipée à petite échelle.
Le Dr Autti a déclaré : “Cette découverte deviendra une pierre angulaire de la physique des grands systèmes quantiques.”
La turbulence quantique à grande échelle – comme la turbulence autour d’avions ou de navires en mouvement – est difficile à simuler. À petite échelle.
Cette granularité rend la turbulence quantique beaucoup additionally facile à saisir dans une théorie, et on pense généralement que la maîtrise de la turbulence quantique aidera également les physiciens à comprendre la turbulence classique.
À l’avenir, une meilleure compréhension de la turbulence commençant au niveau quantique pourrait permettre une ingénierie améliorée dans des domaines où l’écoulement et le comportement des fluides et des gaz comme l’eau et l’air est une concern clé.
L’auteur principal, le Dr Jere Mäkinen de l’Université d’Aalto, a déclaré : « Nos recherches sur les éléments de foundation de la turbulence pourraient aider à ouvrir la voie à une meilleure compréhension des interactions entre différentes échelles de longueur dans la turbulence.
“Comprendre que dans les fluides classiques nous aidera à faire des choses comme améliorer l’aérodynamique des véhicules, prédire la météo avec une meilleure précision ou contrôler le débit d’eau dans les tuyaux. Il existe un grand nombre d’utilisations potentielles dans le monde réel pour comprendre la turbulence macroscopique.”
Le Dr Autti a déclaré que la turbulence quantique était un problème difficile pour les scientifiques.
“Dans les expériences, la development de turbulence quantique autour d’un seul vortex est restée insaisissable pendant des décennies malgré tout un champ de physiciens travaillant sur la turbulence quantique essayant de la trouver. Cela inclut les personnes travaillant sur les superfluides et les gaz quantiques tels que les condensats atomiques de Bose-Einstein ( BEC) Le mécanisme théorisé derrière ce processus est connu sous le nom de cascade d’ondes de Kelvin.
“Dans le présent manuscrit, nous montrons que ce mécanisme existe et fonctionne comme prévu théoriquement. Cette découverte deviendra une pierre angulaire de la physique ou des grands systèmes quantiques.”
L’équipe de chercheurs, dirigée par le scientifique principal Vladimir Eltsov, a étudié la turbulence de l’isotope hélium-3 dans un réfrigérateur rotatif ultra-basse température one of a kind dans le laboratoire de basse température d’Aalto. Ils ont découvert qu’aux échelles microscopiques, les ondes dites de Kelvin agissent sur les vortex individuels en poussant continuellement l’énergie à des échelles de plus en furthermore petites, ce qui conduit finalement à l’échelle à laquelle la dissipation de l’énergie a lieu.
Le Dr Jere Mäkinen de l’Université d’Aalto a déclaré : “La concern de savoir comment l’énergie disparaît des tourbillons quantifiés à des températures extremely-basses a été cruciale dans l’étude de la turbulence quantique. Notre configuration expérimentale est la première fois que le modèle théorique des ondes de Kelvin transférant l’énergie aux échelles de longueur dissipatives a été démontrée dans le monde réel.”
Le prochain défi de l’équipe consiste à manipuler un seul vortex quantifié à l’aide de dispositifs à l’échelle nanométrique immergés dans des superfluides.
