二维超流体中涡量、声及其相互作用的建模

由于二维超流体中的涡量在量子湍流、耗散以及BKT相变中所起的作用，其受到了广泛的研究关注。声与涡流的相互作用在玻色-爱因斯坦凝聚体和超流氦中具有普遍重要性[1-4]。然而，涡流场及其与声相互作用的建模均为复杂的流体力学问题，仅在特殊情况下存在解析解。在本工作中，我们发展了在任意二维区域中计算涡流场与声场的方法。进一步，我们分析了二维超流体中涡流与声模的色散相互作用，并利用理想气体流体力学与静电学的类比，建立了一种模型，可对任意二维有界域（可能非单连通）上任意涡旋分布的该相互作用进行量化。作为示例应用，我们利用该技术提出了一种实验方案，应能够明确探测氦薄膜中的单一环流量子。