表征量子流体中涡旋重联期间声发射的匹配理论

在同期的一项工作中，Villois 等人（2020）报告了量子流体中涡旋重联遵循不可逆动力学的证据，即涡旋分离的速度快于它们接近的速度；这种时间不对称性可通过简单的守恒论证加以解释。在本工作中，我们进一步发展了这些理论考量，并针对序参量（超流体）波函数所有可能的几何构型，对涡旋重联过程进行了详细研究。通过将不可压缩涡旋丝的理论描述与局部描述涡旋重联的线性理论相匹配，我们定量确定了超流体的不可压缩（涡旋）自由度与可压缩（密度波）自由度之间的线性动量和能量交换。我们从理论上证明并通过数值计算证实了为何在重联过程之后必然会产生单向密度脉冲，以及为何只有某些与接近和分离速率相关的重联角才是允许的。最后，我们讨论了重联过程中关于中心线螺旋度守恒的若干方面。