公立大学法人东方体育
Facebook Twitter Instagram YouTube
个人工具
公立大学法人东方体育
新闻

达·芬奇的推测得以证实! 研究团队发现量子湍流的唯一构成

2018-04-10共享

研  究

原文请点击

此研究成果由如下媒体机构报道。
◆4/16 大学 journal
◆4/19 日刊工业报

研究要点

?一直认为不可能攻破的量子湍流成功进行了大规模数据计算!
?极低温流体状态下的量子湍流也得以实现!
?数百年之谜湍流解释即将出成果

図1 量子乱流(青い線)の発達に伴い、常流動の
速度分布が変形する(左図から右図へ)
図1 量子湍流(蓝线)活跃,常流体的速度分布会发生大幅变形(左图到右图)

 
  东方体育大学院理学研究生院的研究生汤井悟志与坪田诚教授等组成的研究团队与庆应义塾大学法学院的小林宏充教授在共同研究的项目中发现:随着极低温※1状态下发生的量子湍流※2的不断活跃,常流体的速度分布会急剧变形(图1左图变化为右图)。本研究成果上线刊载于物理学领域权威杂志《Physical Review Letters》。
※1 极低温…无限接近绝对零度(-273度)的低温

※2 量子湍流…超流动量子漩涡造成的湍流

概要

図2 ダ?ヴィンチが描いた乱流
図2 达·芬奇所描绘的湍流

  在自然界中存在着多样的气体流和液体流,其中很多是复杂多变的“湍流”。理学、工学等诸多领域都在针对湍流的产生机制及特征进行着庞大的研究,但可惜的是,详尽的解释并未问世。
  大约500年前,列奥纳多·达·芬奇曾经画过湍流的素描(图2),并指出“漩涡”才是理解湍流的关键钥匙。但至今为止达芬奇所提及的漩涡,其定义和存在都非常模糊,所以这一提案还没有百分百得以确定。
  低温物理学领域里有报告揭示过物质在极低温状态下产生的某种现象,即,金属抗电性为零的超传导,在流体中液体粘性为零的一种“超流动”。众所周知液态氦中的超流动现象是量子力学领域的一种现象。20世纪最伟大的理论物理学家朗道为理解此种超流动现象,提出了“二流体模型”※3理论,此模型结合了失掉粘性的超流体和有粘性的常流体。 二流体模型对低温物理学领域众現象的揭示做出了极大的贡献。另外,量子漩涡变形?流动过程中出现的超流体,其本身性质不同于像水一样无缝填充的常流体,性质极其复杂,学界普遍认为对实验结果的计算短期内不可能实现。
  本次的研究团队就将上述不可能变成了可能,实现了超流体量子乱流状态下二流体模型的大规模数据计算。“乱流”一直被当作物理学中最难揭示的终极难题之一,其阐释的突破口就在于对“量子乱流”的研究。此研究首次揭示了量子乱流活跃状态下,常流动的速度分布会发生特特异性变形。此研究成果的问世,为验证出更加复杂的流体以及乱流的动向,进而阐释乱流现象带来了曙光。
※3 二流体模型…1941年列夫·朗道(1920-1968)提出。此模型获得1962年诺贝尔物理学奖。

このカテゴリー内のナビゲーション