量化涡旋上开尔文波的直接激发
量子气体
2025-10-22 v1 超导电性
流体动力学
摘要
螺旋和旋涡在各种系统中普遍存在，由于其固有的简单性和手性特征，它们在表征对称性、描述动力学和赋予独特功能方面发挥着至关重要的作用。量化涡旋（一种一维拓扑缺陷）上的螺旋激发作为自发对称性破缺后的 Nambu-Goldstone 模式出现，被称为开尔文波。开尔文波在无粘量子流体的能量耗散中起着至关重要的作用。然而，刻意激发开尔文波一直被证明具有挑战性。在此，我们介绍了一种在超流氦 -4 的量化涡旋上激发开尔文波的控制方法。我们使用由时变电场振荡的带电纳米粒子来刺激涡旋上的开尔文波。我们研究的一个重大突破是通过三维图像重建确认了开尔文波的螺旋性质，提供了其复杂动力学的视觉证据。此外，我们确定了开尔文波的色散关系和相速度，并识别了涡度方向，从而增强了我们对量子流体行为的理解。这项工作阐明了开尔文波的动力学，并开创了在三维空间中操纵和观察量化涡旋的新方法，从而为探索量子流体系统开辟了新的途径。
引用
@article{arxiv.2402.16411,
title = {Direct excitation of Kelvin waves on quantized vortices},
author = {Yosuke Minowa and Yuki Yasui and Tomo Nakagawa and Sosuke Inui and Makoto Tsubota and Masaaki Ashida},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.16411},
year = {2025}
}
备注
18 pages, 4 figures