自引力玻色子与轴子凝聚体中涡旋滞留介导的湍流转变
该研究团队探究了自引力玻色-爱因斯坦凝聚体中的湍流降速动力学,对比了纯玻色子系统与轴子型(高阶相互作用)系统的差异。通过数值模拟Gross-Pitaevskii-Poisson方程组,研究人员观测了束缚于壳层势场中经历快速转速衰减的凝聚体。研究发现,在相似相互作用强度下,轴子型凝聚体比玻色子系统具有更均匀的密度分布和更小的尺寸,这促使涡旋更早进入体系。转速骤降会触发涡旋脱钉并引发湍流级联现象。 当体系尺寸相当时,两种系统均呈现短暂的Kolmogorov能量级联(k−5/3标度),随后过渡为Vinen湍流(k−1标度)。关键在于,随着相互作用强度(即凝聚体尺寸)增大,二者的响应出现分化:轴子型系统因增强的涡旋滞留效应而逐渐偏离Kolmogorov标度,该趋势通过定量分析涡旋占比及其对最终转速的依赖性得到验证。 谱分析表明,不可压缩能量的增长主要源自涡旋脱离过程中的量子压力驱动,而非可压缩流动。可压缩能谱呈现热化特征(k标度)。这些结果揭示了不同非线性效应对自引力量子流体中涡旋动力学与湍流耗散的主导作用。
量科快讯
1 天前
1 天前

