De turbulente hemel van Vincent van Gogh’s “Starry Night” maakte het generaties lang droomt, maar fascineert vandaag ook de fysica. Die spiralen van kleur en de grote halve maan maan herinneren zich verrassend een fenomeen dat zojuist voor het eerst in het laboratorium is waargenomen: de instabiliteit van Kelvin – Helmholtz in een kwantumvloeistof.
Een groep onderzoekers van de Ossaka Metropolitan University en het Korea Advanced Institute of Science and Technology heeft beelden vastgelegd van kleine wervelingen met een ongebruikelijke vorm, excentrieke fractionele Skymons genoemd. Hun kromming herinnert zich zozeer dat de maan die door Van Gogh is geschilderd dat een van de wetenschappers hen heeft geplaatst in vergelijking met directe vergelijking.
Van de stormachtige zee tot ultrafreddi -gassen: hoe het fenomeen wordt geboren
Als je denkt aan de wind die het oppervlak van de zee heeft aangetast, heb je een intuïtief beeld van de instabiliteit van Kelvin – Helmholtz. In klassieke fluïdinamiek verschijnt dit fenomeen wanneer twee lagen vloeistofstroom bij verschillende snelheden stromen, golven en wervelingen genereren. Hetzelfde gebeurt in de wolken die buigen en oprollen in de lucht of wanneer de melk en schuim van de cappuccino -mix kleine spiralen creëert.
In het laboratorium waren er echter noch water noch lucht. De onderzoekers koelden lithiumgas tot zeer weinig miljardste graad boven de absolute nul, waardoor een condensaat van multic component Bose -Einstein, dat wil zeggen tot een kwantum superfluïde. Hier stroomden twee deeltjes met verschillende snelheden en vormden een golvend motief vergelijkbaar met wat we zien op de golven van de zee. Maar in plaats van hierop te stoppen, nam de kwantummechanica het over, waardoor de golven worden omgezet in wervelingen gereguleerd door topologische wetten en het genereren van structuren die nog nooit eerder zijn gezien.
Van de Skyrmion is al bekend dat ze kleine stabiele structuren zijn die aanwezig zijn in bepaalde magnetische materialen, ontworpen voor toepassingen in spintronics en magnetische herinneringen. De nieuwigheid is dat er nooit een versie is waargenomen in dit experiment: de excentrieke fractionele Skymons of EFS.
Denk aan een dunne plak sinaasappel: hun gebogen vorm herinnert zich een kleine wig. Binnenin, alsof het een draad van stof met een knoop is, bevatten ze breukenpunten die de regelmaat van hun interne orde doorbreken. Ze bewegen op een ongebruikelijke manier, een beetje als bladeren getransporteerd door waterstromen die plotseling van richting veranderen.
Volgens Hiromitsu Takeuchi, een van de auteurs van de studie, is de gelijkenis met kunst duidelijk:
De grote halve maan in het rechtsboven deel van de sterrennacht is identiek aan een EFS.
Omdat deze ontdekking ook belangrijk is voor de toekomst
Deze observatie is niet alleen een nieuwsgierigheid voor natuurkunde -enthousiastelingen. Inzicht in hoe EFS zich gedraagt, kan onze kennis van complexe kwantumsystemen verbeteren en leiden tot nieuwe technologische toepassingen. Het team hoopt nog meer precieze maatregelen uit te voeren om voorspellingen te verifiëren die al in de negentiende eeuw op de golflengte zijn gedaan en de frequentie van de golven gegenereerd door de instabiliteit van Kelvin – Helmholtz.
Bovendien kan de aanwezigheid van interne singulariteit in de EFS de huidige classificaties van topologische defecten in twijfel trekken en de manier openen om vergelijkbare structuren te ontdekken in andere multi-componentensystemen of in meer grootte contexten.
Wil je ons nieuws niet verliezen?
U kunt ook geïnteresseerd zijn in:
