量子气体中波湍流的普适状态方程

玻意耳于 1662 年观察到，在恒定温度下气体体积与压强成反比，提供了一个典型例子，说明状态方程（EoS）如何简洁地捕捉多粒子系统的关键性质。此类关系如今已成为平衡热力学的基石。将热力学概念推广到远离平衡的系统，在玻璃、活性物质与湍流等多种背景下都极具意义，但总体上仍是一个开放问题。在此，我们利用均匀超冷原子玻色气体，实验构建了物质波湍流级联的状态方程。在大尺度持续驱动与小尺度耗散下，该气体呈现非热但稳态的分布，其特征是具有由尺度不变动量空间能流维持的幂律动量分布。我们确立动量分布振幅与底层能流为类平衡态变量，二者通过不依赖于能量注入或耗散细节、亦不依赖于系统历史的状态方程相关联。此外，我们表明大范围相互作用强度与气体密度下的状态方程可经验地相互标度。这导出一个普适无量纲状态方程，为理论设定基准，并应与其他湍流系统相关。