佛罗里达州立大学的克里斯汀·科因 信用:CC0公共领域 总部设在佛罗里达州立大学的国家强磁场实验室的科学家们在流体动力学方面有了一项发现，这确实值得打开一瓶好酒
FAMU-FSU工程学院机械工程副教授郭玮和MagLab研究生研究助理Toshiaki Kanai在《物理评论快报》杂志上发表了一项新的研究，揭示了量子流体(也称为超流体)是如何融合的
原来他们用的是螺旋机制
在原子水平上，这些流体遵循一套完全不同的规则，这些规则出现在超低温度或低温下
在这种情况下，温度徘徊在-273摄氏度(约-460华氏度)，远远低于地球上任何地方
这样的环境只有在特殊的实验室里努力才能达到
换句话说，量子流体，也叫超流体，真的很奇怪
科学家对它们也很感兴趣，部分原因是它们存在于宇宙中——中子星中，也可能存在于暗物质中
“中子星本质上是巨大的旋转超流滴，它们可以融合在一起，”郭说，他是一名训练有素的物理学家，负责管理MagLab的低温研究小组
“所以我们提出了一个问题:当旋转的超流体滴融合在一起时会发生什么？轮换是如何从一个人转移到另一个人的？” 基于数值模拟，他们得到的答案令人惊讶
结果表明，这些流体的旋转与经典流体动力学没有什么相似之处
然而，任何喜欢偶尔喝一杯威士忌的人都可以欣赏它:这种机制是一个开瓶器
他们模拟的超流体是玻色-爱因斯坦凝聚体
bec是一种与空气、液体、固体或等离子体完全不同的物质状态，它是通过将极低密度气体冷却到接近绝对零度(可能的最低温度)而形成的
在这种寒冷的状态下，吸收了几乎所有能量的原子基本上是一体的
它们的粘度为零；BEC的流动没有消耗任何能量
在我们的经典世界里，当一个旋转的雨滴落入静止的水体时，雨滴的旋转运动和角动量通过我们称之为漩涡的旋转结构传递给它所撞击的水
但是当卡奈创造了一个模型来观察量子世界中当一个旋转的BEC粒子与一个静止的粒子融合时会发生什么时，并没有漩涡的迹象
然而有一个运动的转移
“漩涡仍然在旋转的水滴中——但是它们没有被转移到顶部，”郭解释说
“但不知何故，旋转运动和角动量确实转移到了另一个区域
所以我们觉得一定有不同的机制在扮演这个角色
一个奇怪的结构出现在两个液滴的界面上——奇怪是因为它没有出现在传统的粘性流体中
" 那个奇怪的结构:一个开瓶器
“这种结构就像一个开瓶器，”郭解释说
“它在顶部产生旋转运动，静止的，然后减缓底部的旋转
这样，旋转从底部转移到顶部
" 结果是双重令人兴奋的，卡奈说，他似乎有点茫然，因为他已经是一个出版物的主要作者，而他还是佛罗里达州立大学的物理学研究生
“在我们第一次观察到螺旋结构后，我们有很多问题，”他说
“是什么造成了这种结构？结构如何影响动力学？所以这个发现本身非常有趣；但是在那之后，理解这个发现也非常令人兴奋
" 郭说，他们的工作可能会对其他领域的研究有所启发，比如宇宙学层面上的暗物质和中子星，以及量子层面上的传感器或量子计算机等基于的技术的发展，这是一个被称为原子电子学的新兴领域
“这可能会给天体物理学家提供一些信息，告诉他们在观察天空时应该观察什么样的结构，”郭说
所以，下次当你打开一瓶葡萄酒，欣赏它在你的杯子周围旋转时的粘度时，为扭矩，为奇异的、无粘性的玻色-爱因斯坦凝聚，为永无止境的科学奇迹干杯
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