在海上运输中所使用的大部分能量都用于产生湍流。来源:兰开斯特大学

　　兰开斯特的物理学家开发了一种研究量子流体涡旋的新技术。

　　Andrew Guthrie、Sergey Kafanov、Theo Noble、Yuri Pashkin、George Pickett和Viktor Tsepelin与莫斯科国立大学的科学家合作，使用微小的机械共振器来探测超流氦中的单个量子涡旋。

　　他们的研究成果发表在最新一期的《自然通讯》杂志上。

　　对量子乱流的研究比现实世界的乱流要简单，现实世界的乱流可以在日常现象中观察到，如浪脊、湍急的河流、翻腾的风暴云或烟囱烟雾。尽管它是如此平凡，而且在从星系到亚原子的各个层面上都有发现，但它仍然没有被完全理解。

　　物理学家知道基本的纳维-斯托克斯方程，它控制着空气和水等流体的流动，但尽管经过了几个世纪的尝试，数学方程仍然不能被解出来。

　　量子乱流可能为答案提供线索。

　　量子流体中的湍流比其“混乱的”经典对应物要简单得多，而且它是由相同的单量子化涡旋组成的，可以被认为是这种现象的“原子理论”。

　　量子系统中的乱流，例如超流氦4，是在微观尺度上发生的，而且到目前为止，科学家们还没有足够精确的工具来探测这么小的涡流。

　　但是现在，兰开斯特的研究小组在绝对零度以上几千分之一的温度下工作，利用纳米科学通过在超流体中使用纳米级的“吉他弦”来检测单个量子涡旋(核心尺寸与原子直径相等)。

　　该团队的工作原理是在“线”(一根直径约为100纳米的棒子)的长度上捕获单个涡旋。当涡流被捕获时，杆的谐振频率会发生变化，因此可以跟踪涡的捕获和释放率，从而打开一个进入湍流结构的窗口。

　　发起这项研究的Sergey Kafanov博士说:“开发出来的设备还有许多其他用途，其中之一是ping部分被困的漩涡的末端，以研究漩涡核心的纳米尺度振荡。希望这些研究能加深我们对湍流的认识，并为解决这些顽固的方程提供线索。”