可压缩超流体中二维量子湍流的特征

在合适的驱动下，流体会表现出湍流，其特征受流体限制几何形状的强烈影响。在此，我们研究环形阱中极扁 Bose-Einstein 凝聚体里的二维量子湍流。作为一种可压缩量子流体，该系统提供了丰富的物理现象，允许涡旋能量与声学能量之间的耦合。小尺度搅拌产生了一个在实验中观察到的无序涡旋分布，该分布演变为以持久电流形式存在的大尺度流动。对该实验的数值模拟揭示了二维量子湍流的额外特征：相同环量涡旋的自发聚集，以及对于低波数 $k$ 具有 $k^{-5/3}$ 依赖关系、对于高 $k$ 具有 $k^{-3}$ 依赖关系的不可压缩能谱。