گرداب‌های کوانتومی نشانه‌ای قوی از ابر سیالیت هستند

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۳۱ اکتبر، ۲۰۲۲
لینک منبع: Ultra-Cold Mini Twisters: Quantum Vortices Are a Strong Indication of Superfluidity

?

در طبیعت، گرداب‌ها را می‌توان در همه جا یافت: بالا آمدن آب می‌تواند باعث ایجاد گرداب‌ها شود. هنگامی که جو به هم می‌خورد، گردبادهای عظیمی می‌توانند تشکیل شوند. این حالت در جهان کوانتومی نیز صادق است، با این تفاوت که بسیاری از ورتکس‌های یکسان به‌طور هم‌زمان شکل می‌گیرند -ورتکس کوانتیزه می‌شود. در بسیاری از گازهای کوانتومی، چنین ورتکس‌های کوانتیزه‌شده‌ای در حال حاضر نشان‌داده شده‌اند.

فرانچسکا فرلینو از دپارتمان فیزیک تجربی در دانشگاه اینسبروک و موسسه اپتیک کوانتومی و اطلاعات کوانتومی در آکادمی علوم اتریش می‌گوید: «این موضوع جالب است زیرا این گرداب‌ها نشانه واضحی از جریان بدون اصطکاک یک گاز کوانتومی -که به اصطلاح ابر سیال نامیده می‌شود- هستند.»

فرلینو و تیمش در حال تحقیق در مورد گازهای کوانتومی ساخته‌شده از عناصر مغناطیسی قوی هستند. برای چنین گازهای کوانتومی دو قطبی که در آن‌ها اتم‌ها به شدت به یکدیگر متصل هستند، ورتکس‌های کوانتومی را نمی‌توان تاکنون نشان داد. دانشمندان یک روش جدید را توسعه داده‌اند: مانفرد مارک از تیم فرانچسکا فرلینو توضیح می‌دهد: «ما از جهت‌گیری گاز کوانتومی دیسپروزیم، که اتم‌های آن مانند بسیاری از آهن‌رباهای کوچک رفتار می‌کنند، برای هم زدن گاز استفاده می‌کنیم»

برای انجام این کار، دانشمندان یک میدان مغناطیسی بر روی گاز کوانتومی خود اعمال می‌کنند به گونه‌ای که این گاز در ابتدا گرد و به شکل پنکیک به دلیل انقباض مغناطیسی به شکل بیضی تغییر شکل می‌دهد. این ایده، به سادگی قدرت آن، از یک طرح نظری چند سال پیش توسط تیم نظری دانشگاه نیوکاسل، به رهبری نیک پارکر و توماس بلاند، نویسنده دوم این مقاله، نشات‌گرفته است.

لاریتز کلاوس، اولین نویسنده مقاله حاضر، توضیح می‌دهد: «‌با چرخش میدان مغناطیسی، می‌توانیم گاز کوانتومی را بچرخانیم.» اگر به اندازه کافی سریع باشد، ورتکس‌های کوچکی در گاز کوانتومی شکل می‌گیرند. این روشی است که گاز تلاش می‌کند حرکت زاویه‌ای را متعادل کند.

در سرعت‌های چرخشی به اندازه کافی بالا، نوارهای گردابی عجیبی در امتداد میدان مغناطیسی تشکیل می‌شود. این‌ها مشخصه خاصی از گازهای کوانتومی دو قطبی هستند و اکنون برای اولین بار در دانشگاه اینسبروک اتریش مشاهده شده‌اند.

روش جدید که هم‌اکنون در فیزیک طبیعت ارائه شده‌است، برای مطالعه فراوانی در حالت‌های ابرجامدی که در آن ماده کوانتومی به‌طور هم‌زمان جامد و مایع است، مورد استفاده قرار می‌گیرد. «این در واقع هنوز هم یک سوال باز عمده در مورد درجه شخصیت ابر سیال در حالات تازه کشف‌شده ابر جامد است، و این سوال هنوز هم بسیار کم مورد مطالعه قرار می‌گیرد.»

این متن با استفاده از ربات ‌ترجمه مقالات فیزیک کوانتوم ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.