含涡旋的超流氦纳米液滴的合并

在密度泛函理论框架内，我们研究了两个承载不同相对取向涡旋线的超流氦纳米液滴在范德华相互吸引下彼此靠近的聚并动力学。我们发现丰富的现象学依赖于涡旋线的取向方式。特别地，当合并液滴中存在涡旋与反涡旋线时，在液滴接触区会形成暗孤子，其最终衰变为涡环。在涡旋线或涡环之间观察到重连事件，导致更多涡旋的产生。我们的模拟显示了涡旋产生与重连之间的相互作用，以及液滴表面的影响——表面钉扎涡旋端点，并通过反射涡旋间相互作用产生的短波激发，强烈影响液滴的最终状态。在动力学过程中形成的表面凹陷附近会成核额外的涡量，其进而与液滴中存在的其他涡旋相互作用。这些在体相液氦中显然不存在的效应表明，液滴表面可充当涡旋重连的倍增器。能谱分析表明，涡旋-反涡环湮灭以及涡旋-反涡旋重连会产生强度不同的旋子爆发。