Квантовая гидродинамика одномерных жидкостей

Классические уравнения Навье–Стокса, сформулированные в XIX веке, легли в основу современной гидродинамики, описывая такие явления, как океанские течения, кровоток и динамику кварк-глюонной плазмы. Эти уравнения основаны на принципах сохранения массы, импульса и энергии, а транспортные коэффициенты в их составе определяют процесс восстановления равновесия после возмущений.
Квантовая гидродинамика одномерных жидкостей
Изображение носит иллюстративный характер

В квантовых системах движение частиц определяется законами квантовой механики, что вызывает вопрос о возможности вывода гидродинамических уравнений из квантовых принципов. Такая проблема стимулировала адаптацию классических подходов для описания динамики квантовых жидкостей.

Исследователи с Физического факультета Варшавского университета, Мацей Лебек (M.Sc.) и профессор Милош Панфил (Ph.D.), представили работу, опубликованную в журнале Physical Review Letters и получившую рекомендацию редакции. Их исследование направлено на адаптацию классических гидродинамических принципов для одномерных квантовых систем.

В рассматриваемых системах движение частиц ограничено одной размерностью, что приводит к квантовой интегрируемости и наличию множества законов сохранения. Для точного описания состояния жидкости при сильных межчастичных взаимодействиях применяется обобщённая гидродинамика, основанная на волновой функции, что существенно расширяет стандартные методы.

Подход, предложенный исследователями, учитывает слабые дополнительные взаимодействия, нарушающие интегрируемость системы. Обобщённая гидродинамика дополняется дополнительным членом, структура которого напоминает кинетическое уравнение Больцмана. Как отметил доктор Панфил: «В нашем исследовании мы приняли во внимание влияние дополнительных взаимодействий... уравнения приобретают структуру, напоминающую кинетическое уравнение Больцмана».

Методология позволила вывести формулы для ключевых транспортных коэффициентов, таких как вязкость и теплопроводность. Сочетание вклада интегрируемых и неинтегрируемых взаимодействий приводит к ненулевому значению вязкости, что соответствует экспериментальным данным и противоречит предсказаниям классической кинетической теории.

Полученные результаты демонстрируют применимость гидродинамических идей в квантовом контексте и служат микроскопическим обоснованием транспортных коэффициентов в сильно взаимодействующих квантовых системах. Эти выводы находят подтверждение в экспериментах с ультрахолодными атомами, проводимых во всем мире.

Разработка данной теории открывает перспективы для исследования более сложных квантовых систем и предоставляет возможности для дальнейшей экспериментальной проверки предсказаний модели, что может привести к новым открытиям в области квантовой гидродинамики.


Новое на сайте

20065[b]СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло... 20064[b]Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет[/b] 20063[b]Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках[/b] 20062[b]Кости в бухте эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века[/b] 20061[b]Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов... 20060[b]Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19[/b] 20058[b]Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет?[/b] 20057[b]Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние[/b] 20056[b]Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?[/b] 20055[b]Томоэ гозэн: женщина-самурай, которая существовала на самом деле[/b] 20054[b]Что видели астронавты «Аполлона-12» над лунным горизонтом?[/b] 20053[b]Восковой блокнот на латыни и шёлковая туалетная бумага: кто посещал средневековый... 20052[b]Хантавирус на борту: 41 человек под наблюдением после рейса MV Hondius[/b]
Ссылка