Wiry kwantowe jednak podlegają tarciu – niespodziewane odkrycie z udziałem naukowców z PW

W prestiżowym czasopiśmie „Nature Communications” ukazała się publikacja przedstawiająca nowe spojrzenie na dynamikę wirów kwantowych w nadciekłym gazie atomowym. W prace zaangażowani byli badacze z Wydziału Fizyki PW.

Międzynarodowy zespół badaczy, obejmujący zarówno eksperymentatorów, jak i teoretyków, w tym prof. Piotra Magierskiego oraz dr. hab. Gabriela Wlazłowskiego z Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej, opublikował w Nature Communications najnowsze wyniki dotyczące dynamiki wirów kwantowych w silnie oddziałującym, nadciekłym gazie atomowym (^6Li). Praca przedstawia pierwsze bezpośrednie pomiary parametrów opisujących „siłę tarcia” działającą na poruszający się wir kwantowy, generowaną przez otaczający go ośrodek.

Naukowcy z PW, korzystając z jednego z największych europejskich superkomputerów LUMI, przeprowadzili zaawansowane symulacje numeryczne. Obliczenia oparto na rozwijanym na Wydziale Fizyki podejściu teoretycznym do opisu nadciekłych układów kwantowych w stanach nierównowagowych oraz na dedykowanym oprogramowaniu tworzonym w Grupie Teorii Jądra Atomowego.

Uzyskane wyniki teoretyczne wykazały wyjątkowo dobrą zgodność z danymi eksperymentalnymi, co zostało potwierdzone przez współpracującą grupę doświadczalną. Zbieżność ta umożliwiła szczegółowe zrozumienie mechanizmów odpowiedzialnych za powstawanie efektów dyssypacyjnych w nadciekłych układach kwantowych, czyli w warunkach, w których ich obecność nie była dotąd oczywista.

Publikacja w Nature Communications potwierdza ugruntowaną międzynarodową pozycję zespołu z Wydziału Fizyki PW jako jednego ze światowych liderów badań nad dynamiką nadciekłych układów kwantowych – podkreśla prof. Piotr Magierski.

Odkrycie to znacząco poszerza naszą wiedzę o kwantowej hydrodynamice i ma dalekosiężne konsekwencje: od zrozumienia własności ultrazimnych gazów atomowych po modelowanie materii gwiazd neutronowych, gdzie również przewiduje się istnienie nadciekłej materii zawierającej kwantowe wiry. Wyniki stanowią ważny krok w stronę pełnego, spójnego opisu zjawisk transportu w silnie skorelowanych układach kwantowych.

Pełny artykuł „Mutual friction and vortex Hall angle in a strongly interacting Fermi superfluid" dostępny jest na stronie: www.nature.com.