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

19521Банковский троян VENON на Rust атакует Бразилию с помощью девяти техник обхода защиты 19520Бонобо агрессивны не меньше шимпанзе, но всё решают самки 19519Почему 600-килограммовый зонд NASA падает на Землю из-за солнечной активности? 19518«Липовый календарь»: как расписание превращает работников в расходный материал 19517Вредоносные Rust-пакеты и ИИ-бот крадут секреты разработчиков через CI/CD-пайплайны 19516Как хакеры за 72 часа превратили npm-пакет в ключ от целого облака AWS 19515Как WebDAV-диск и поддельная капча помогают обойти антивирус? 19514Могут ли простые числа скрываться внутри чёрных дыр? 19513Метеорит пробил крышу дома в Германии — откуда взялся огненный шар над Европой? 19512Уязвимости LeakyLooker в Google Looker Studio открывали доступ к чужим базам данных 19511Почему тысячи серверов оказываются открытой дверью для хакеров, хотя могли бы ею не быть? 19510Как исследователи за четыре минуты заставили ИИ-браузер Perplexity Comet попасться на... 19509Может ли женщина без влагалища и шейки матки зачать ребёнка естественным путём? 19508Зачем учёные из Вены создали QR-код, который невозможно увидеть без электронного... 19507Девять уязвимостей CrackArmor позволяют получить root-доступ через модуль безопасности...
Ссылка