Міжнародній групі фізиків вдалося побудувати обчислювальну теорію динамічних процесів в надплинності. Стаття вчених опублікована в журналі Science, а її короткий виклад наводиться у 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 ферміонних надтекуча рідина – особливий стан ферміонного речовини (ферміони – це клас частинок, до яких відносяться кварки, електрони і багато інших), що отримується при охолодженні до температур, близьких до абсолютного нуля. Надплинність в назві означає, що в такому стані рідина здатна, наприклад, протікати через маленькі щілини без тертя.

У рамках роботи дослідникам вдалося застосувати теорію функціонала щільності (метод розрахунку структури систем багатьох частинок в обчислювальній фізиці) до такої рідини. Використовуючи суперкомп'ютер Jaguar, фізики змогли розрахувати різного роду динамічні ефекти в надплинності. Так, наприклад, їм вдалося встановити, що надтекучість в деяких випадках зберігається навіть коли перемішування здійснюється з надзвуковими швидкостями.

Основним результатом роботи, проте, став опис динаміки воронок, які виникають під час обертання рідини. Так, наприклад, вони пояснили, чому при перемішуванні надплинності утворює не одна воронка (як, наприклад, при перемішуванні чаю ложкою), а відразу багато, організованих в концентричні кола воронок. Також вони показали, що звичну воронку в центрі можна отримати, якщо перемішувати рідину досить швидко.

Нові результати, за словами вчених, будуть корисні при вивченні квантової турбулентності (квантової в назві відноситься до того факту, що в 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 надтекуча рідина.

За матеріалами: Lenta.ru

Tweet