微机电振荡器中超流 $^4$He 内钉扎量子化涡旋的动力学
其他凝聚态物理
2023-12-08 v2 流体动力学
摘要
我们在零温度下数值研究了限制在两块平行粗糙固体边界之间、其中一块以剪切模式振荡的超流 He 中的涡旋动力学。该项研究受 Barquist 的实验工作启发，该工作采用了在近零温度超流 He 中运行的微机电系统（MEMS）振荡器。他们的实验表明，MEMS 振荡器的运动受到量子化涡旋的阻尼。在我们的研究中，我们假定该阻尼效应与涡旋钉扎现象密切相关，并建立了钉扎模型。我们的主要目标是理解存在钉扎时的涡旋动力学，并对有关阻尼机制的实验观测提供见解。我们确认当固体边界的振荡频率与 Kelvin 波的模式频率匹配时，钉扎涡旋中被激发出 Kelvin 波。此外，我们考察了边界间涡旋缠结的形成与演化。在存在钉扎时涡旋缠结受到抑制，而无钉扎时则形成充分发展的涡旋缠结并导致湍流。最后，通过评估钉扎涡旋的张力，我们提取了作用于固体边界的阻尼力。
引用
@article{arxiv.2308.11942,
title = {Dynamics of pinned quantized vortices in superfluid $^4$He in a microelectromechanical oscillator},
author = {Tomo Nakagawa and Makoto Tsubota and Keegan Gunther and Yoonseok Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.11942},
year = {2023}
}
备注
11 pages + supplement, 17 figures