- 开创性的,七十岁的湍流理论第一次实验验证
- 应用范围从木星的大红斑超导体中电子的运动
- 可用的图片和视频
美国航天局/姓名/ SwRI / mss /杰拉尔德Eichstadt /贾斯汀科沃特
澳大利亚的两项研究发表在本周提供的第一个证明70岁的湍流理论。
的研究证实一个开创性的理论的形成大规模动荡的漩涡2 d流体流动,大漩涡的出现从一个明显混乱的小漩涡,“作家马特戴维斯教授说,舰队的主要在昆士兰大学的纸上。
可以观察到液体限制流动在二维系统从电子半导体、肥皂泡表面、大气气旋等现象。
“普遍观察到的一个特性在这些2 d流的形成大规模流体的旋转运动从最初混乱的漩涡运动典型的湍流中,如著名木星的大红斑,“莫纳什的研究的作者说,肖恩·约翰斯通。
动荡,看似随机的和混乱的流体的运动,是一个很困难的问题,没有通用的理论描述。(事实上,克雷数学研究所提供了一百万美元的奖金给任何人提出了湍流的理论)。
然而,一个简单的理论,提出了1949年的诺贝尔奖得主Lars Onsager解释形成大规模的涡旋运动从最初的2 d流。
尽管昂萨格的吸引力的二维湍流的物理图像,它只能让一个特殊类型的流体:定量预测的超流体,没有任何粘度或流动的阻力,只能在极低的温度下实现。这做了一个测试昂萨格的理论困难,直到现在。
两个大搅拌桨势BEC诱导大规模流(UQ研究)
”相关的研究广泛的非平衡物理的新兴研究领域,更具体的相关研究超流体和超导体,”作者克里斯Helmerson教授说,他是约翰斯通在蒙纳士学院的物理学和天文学。
研究也坚定地建立2 d bec作为一个系统实验研究的二维流体和动荡。
两篇论文描述的新的研究今天在《科学》杂志上,有一个实验研究从舰队的莫纳什大学节点,和其他领导的装备/舰队昆士兰大学的合作。
为什么量子湍流漩涡&
大多数人都熟悉涡流的概念:龙卷风的熟悉的扭曲形状,还是简单的漩涡形式在浴缸排水通过出水孔。
研究偶极涡主导(纳什)
漩涡也发生在2 d系统没有垂直运动,如在液体的表面,或在大气系统如飓风。事实上,2 d漩涡涵盖了广泛的系统,从超流体运动的中子中子星表面大西洋海湾流零电阻高温超导体中电子的运动。
70年来,我们理解这种二维涡系统已经由拉斯昂萨格的理论,随着更多的精力是放在小漩涡的混沌混合在一个动荡的二维系统中,随着时间的推移,漩涡旋转方向相同将集群形成更大、稳定的漩涡——系统变得有序,而不是更多的混乱。
为了使他1949年理论数学驯良的,昂萨格被认为是超流体,他说会使量子化的漩涡与角动量使量子化(漩涡),由理查德·费曼概念进一步发展。
昂萨格的理论描述了一种二维湍流系统的能量聚集在高能,长寿,大规模的漩涡。这是一个不寻常的平衡状态熵减少的能源——我们认为“正常”的反面热力学政权。
Monash-led团队产生的涡流分布在一系列温度和观察他们的后续发展。州开始相对随机分布的漩涡被自己开始订单,如昂萨格所描述。昆士兰大学的研究,另一方面,直接生成的两个大的漩涡,在相反的方向流动,测试这种此消彼长。配置的稳定性。
这两项研究尝试使用玻色爱因斯坦冷凝物(bec),在极低的温度下,存在一个量子态,量子效应成为可见的宏观尺度。
固化物的研究人员创造了湍流铷原子使用激光,并观察的行为随着时间的推移产生的漩涡。
马特•戴维斯教授舰队在昆士兰大学学习
昆士兰大学的研究代表第一个实验观察昂萨格的负温度涡集群状态,和第一个实验实现阻尼点涡模型的超流体的二维湍流Bose爱因斯坦冷凝。
莫纳什大学的研究证实了昂萨格的开创性理论湍流大涡结构的形成的二维流体流动统计力学的基础上使量子化漩涡。
这两项研究为未来的研究提供巨大的希望的涌现结构相互作用的量子系统远离平衡态驱动。
研究
这两项研究:巨大的漩涡集群在一个二维量子流体(DOI: 10.1126 / science.aat5718)和大规模的进化从二维超流体的湍流流动(DOI: 10.1126 / science.aat5793)都是今天发表在《科学》杂志上。
昆士兰大学的研究是由泰勒尼利博士和教授夏莲娜Rubinzstein-Dunlop从电弧中心的卓越工程量子系统(装备)马特戴维斯教授与理论支持舰队,和马特·里夫斯博士和研究人员量子科学中心新西兰奥塔哥大学的。除了支持的澳大利亚研究理事会,资金被收到Dodd-Walls光子中心和量子技术(新西兰)新西兰皇家学会马斯登基金。
除了学校的研究人员物理学和天文学,莫纳什大学研究包括作者的联合量子研究所马里兰大学。这项研究还得到了澳大利亚研究委员会的支持。
在舰队学习非平衡系统
结果具体描述湍流时,一个很困难的问题来描述从理论上讲,他们更广泛的非平衡相关的物理系统远离平衡态的演变,特别是,连贯的发展,把精力投入到大规模流湍流系统。
几个世纪以来,科学家们已经开发出一个优秀的系统平衡的理解。但是驱动系统远离平衡仍然是一个伟大的现代材料物理的未知的挑战。
在舰队,非平衡系统被用于追求零电阻的电流路径。
舰队是一个澳大利亚的研究就研究中心汇集超过一百澳大利亚和国际专家来开发新一代的超低能量电子、出于需要减少能源消耗的计算。
资源
气旋天气系统从空间:另一个2 d漩涡
更多的信息
- 联系教授克里斯Helmersonkristian.helmerson@monash.edu
- 泰勒博士联系尼利t.neely@uq.edu.au
- 联系教授马修•戴维斯mdavis@physics.uq.edu.au
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- 发现非平衡物理舰队
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