میرایی آشفتگی در ابرشاره هلیوم 4 در دماهای نزدیک صفر مطلق

هلیوم4 مایع زیر دمای 2/17 کلوین وارد فاز ابرشارگی1 می شود. مهمترین ویژگی ابرشاره کاهش شدید گرانروی و قدرت عبور آن از لولههای مویین و شکافهای بسیار باریک می باشد. در این دماها رفتار مایع تحت تاثیر اثرات کوانتومی می باشد و به همین جهت حرکت چرخشی ابرشاره جز با وجود خطوط گردابی کوانتیزه2، با چرخش یکسان و اندازه هسته ثابت، امکان پذیر نیست. چرخاندن ظرف حاوی ابرشاره باعث ایجاد آرایهای منظم از خطوط گردابی موازی با محور چرخش در آن می شود. آشفتگی در ابرشاره هلیوم4، که به آشفتگی کوانتومی شناخته میشود، متشکل از کلافی در هم ریخته از خطوط گردابی کوانتیزه میباشد. به دلیل ماهیت کوانتومی خطوط گردابی میتوان یک کمیت فیزیکی قابل اندازهگیری به نام چگالی طول خطوط گردابی به آشفتگی نسبت داد.. از آنجا که گرانروی ابرشاره هلیوم4 در دماهای زیر 1 کلوین تقریبا صفر است مکانیزم اتلاف انرژی در آشفتگی کلاسیک قابل کاربرد در آشفتگی کوانتومی نیست. در این پژوهش میرایی آشفتگی ایجاد شده در ظرف حاوی هلیوم4 ابرشاره در دماهای حدود 40 میلی کلوین را بررسی کردهایم. آشفتگی با توقف ناگهانی ظرف در حال چرخش ایجاد شدهاست. برای اندازهگیری چگالی خطوط گردابی از حلقههای گردابی کوانتیزه باردار3، که توسط پرتاب الکترونهای پرانرژی به داخل ابرشاره تولید شدهاند، استفاده شدهاست. چگالی خطوط گردابی نسبت به زمان با شمارش الکترونهای گیرافتاده در حلقهها که توسط خطوط گردابی به طرف مقابل رسیدهاند اندازهگیری شدهاست. این اندازهگیری نشان داد که میرایی چگالی خطوط گردابی با زمان رابطهای به شکل t -3/2 دارد که در توافق با نوعی از میرایی آشفتگی کلاسیک همگن و همسانگرد با طیف انرژی کولموگوروف است.

Keywords:

آشفتگی کوانتومی , ابرشاره هلیوم4 , دینامیک شارهها