Міжнародній групі фізиків вдалося побудувати обчислювальну теорію динамічних процесів у надтекучою рідини

Стаття вчених опублікована в журналі Science, а її короткий виклад наводиться в прес-релізі Вашингтонського університету, співробітник якого, Аурель Булга, брав участь в роботі. За словами вчених, нове відкриття допоможе, наприклад, при вивченні нейтронних зірок.

Головним об’єктом дослідження виступала фермионная сверхтекучая рідина – *особливий стан фермионного речовини (ферміони – це клас частинок, до яких відносяться кварки, електрони і багато інших) , що отримується при охолодженні до температур, близьких до абсолютного нуля. Надплинність у назві означає, що в такому стані рідина здатна, наприклад, протікати через маленькі щілини без тертя.

В рамках роботи дослідникам вдалося застосувати теорію функціоналу густини (метод розрахунку структури систем багатьох частинок в обчислювальної фізики) до такої рідини. Використовуючи суперкомп’ютер Jaguar, фізики змогли розрахувати різного роду динамічні ефекти в надтекучою рідини. Так, наприклад, їм вдалося встановити, що надплинність в деяких випадках зберігається навіть коли перемішування здійснюється з надзвуковими швидкостями.

Основним результатом роботи, однак, стало опис динаміки воронок, що виникають під час обертання рідини. Так, наприклад, вони пояснили, чому при перемішуванні надтекучою рідини утворюється не одна воронка (як, наприклад, при перемішуванні чаю ложкою), а відразу багато, організованих в концентричні окружності воронок. Також вони показали, що звичну лійку в центрі можна отримати, якщо перемішувати рідина досить швидко.

Отримані за результатами моделювання відеоролики доступні тут.

Нові результати, за словами вчених, будуть корисні при вивченні квантової турбулентності (квантової в назві ставиться до того факту, що істотну роль у процесах відіграють квантові ефекти). Об’єктами, де зустрічається подібна турбулентність, є, наприклад, нейтронні зірки – згідно сучасним уявленням, в центрі такої зірки може бути сверхтекучая рідина.

Результати роботи представлені у статті:

Aurel Bulgac, Yuan-Lung Luo, Piotr Magierski, Kenneth J. Roche, Yongle Yu Real-Time Dynamics of Quantized Вихорів in a Unitary Fermi Superfluid. – Science 10 June 2011: Vol. 332 no. 6035 pp. 1288-1291; DOI: 10.1126/science.1201968.

Джерело: lenta.ru

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *