Emisión de sonido y aniquilaciones en un colisionador de vórtice cuántico programable

Área de la Ciencia:

• La hidrodinámica cuántica
• Física de la materia condensada
• Gases atómicos ultrafríos

Sus antecedentes:

• La dinámica de vórtice en fluidos cuánticos difiere de los fluidos clásicos debido a la circulación cuantizada.
• La disipación de la energía del vórtice es crucial para comprender la desintegración de la turbulencia cuántica en varios sistemas.
• Las firmas experimentales de dinámicas de vórtice irreversibles son escasas, lo que dificulta una comprensión profunda.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos elementales de la dinámica de vórtice irreversible en los fluidos cuánticos.
• Para desacoplar la emisión de sonido de la fricción mutua en la relajación de la energía del vórtice.
• Para explorar nuevas vías para el decaimiento de la turbulencia cuántica.

Principales métodos:

• Realización de un colisionador de vórtice programable en un superfluido de Fermi atómico plano y homogéneo.
• Creación y monitoreo de configuraciones de vórtice bajo demanda utilizando gases Fermi ultrafríos.
• Colisiones de ingeniería dentro y entre los pares vórtice-antivórtice.

Principales resultados:

• Visualización directa de la radiación de pulso de sonido durante la aniquilación del dipolo del vórtice.
• Observación de la dinámica de disipación no universal en diferentes regímenes de superfluidos.
• Evidencia de una contribución significativa de las cuasipartículas fermiónicas a la disipación del vórtice.

Conclusiones:

• Las cuasipartículas fermiónicas localizadas en núcleos de vórtice juegan un papel clave en la disipación.
• El estudio proporciona una nueva plataforma experimental para investigar la dinámica del vórtice cuántico.
• Los hallazgos abren vías para explorar las contribuciones de vórtice por vórtice al decaimiento de la turbulencia cuántica.