一组研究人员证明了量子湍流中的能量耗散，提供了对从微观到行星的各种尺度的湍流的洞察力。兰卡斯特大学的Samuli Autti博士与阿尔托大学的研究人员合作进行了一项调查量子波湍流的最新研究。
该团队的研究结果发表在《自然-物理学》上，展示了对波状运动如何从宏观到微观长度尺度转移能量的新理解，他们的结果证实了关于能量如何在小尺度上消散的理论预测。
Autti博士说：”这一发现将成为大型量子系统物理学的一个基石”。
研究人员在他们的研究中使用了一个独特的旋转式低温箱。
大尺度的量子湍流–如移动的飞机或船舶周围的湍流–很难模拟。 在小尺度上，量子湍流与经典湍流不同，因为量子流体的湍流被限制在称为涡流的线状流动中心周围，只能采取某些量化的数值。这种颗粒性使得量子湍流在理论上更容易捕捉，人们普遍认为，掌握量子湍流也将有助于物理学家理解经典湍流。
在未来，从量子层面开始改进对湍流的理解，可以在流体和气体（如水和空气）的流动和行为是一个关键问题的领域改进工程。
主要作者阿尔托大学的Jere Mäkinen博士说：”我们对湍流基本构件的研究可能有助于为更好地理解湍流中不同长度尺度之间的相互作用指明方向。了解经典流体中的这种情况将帮助我们做一些事情，如改善车辆的空气动力学，更准确地预测天气，或控制管道中的水流。了解宏观湍流有大量潜在的现实世界用途。”
Autti博士说，量子湍流对科学家来说是一个具有挑战性的问题：”在实验中，尽管整个研究量子湍流的物理学家领域都在试图寻找量子湍流，但几十年来，围绕单个涡旋的量子湍流的形成仍然难以捉摸。这包括研究超流体和量子气体的人，如原子玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。这一过程背后的理论化机制被称为开尔文波级联。在本手稿中，我们表明这一机制存在，并按照理论上的预期发挥作用。这一发现将成为物理学或大型量子系统的基石。”
由高级科学家Vladimir Eltsov领导的研究小组在阿尔托低温实验室的一个独特的、旋转的超低温冰箱中研究了氦-3同位素的湍流。 他们发现，在微观尺度上，所谓的开尔文波通过不断地将能量推向越来越小的尺度而作用于单个涡流–最终导致能量消散的尺度。
阿尔托大学的Jere Mäkinen博士说：”能量如何在超低温下从量化旋涡中消失的问题在量子湍流的研究中一直是至关重要的。我们的实验装置是首次在现实世界中证明开尔文波将能量转移到耗散长度尺度的理论模型。”
该团队的下一个挑战是使用淹没在超流体中的纳米级设备来操纵一个单一的量子化涡旋。
