在这项研究中，观察到四重量化的漩涡有三种分裂方式，导致三种不同的模式。图片来源：物理评论快报（2023 年）。DOI：

10.1103/PhysRevLett.131.221602

根据赫尔辛基大学最近发表在《物理评论快报》杂志上的一项研究，根据温度的不同，已经量子化四次的超流体涡旋有三种分裂方式。

流体在温度的绝对零点（约-273°C）附近转变为超流体。内部阻力（如摩擦力）消失。在这一点上，流体的行为不能再用经典力学来描述;相反，必须应用量子物理学。

当超流体旋转时，产生的旋转不应减慢，因为超流体没有粘度或摩擦。这已经在原子水平上进行了实验，使用非常缓慢旋转的氦气，然而，观察到超流体最终停止了。

原因是超流体的涡度被量子化：整体旋转分解成小涡旋——角动量既量子化又持久，因此不会消失。

旋转受到限制

常规涡流（例如从水槽中排出的水）可以以任何速度在其轴上旋转，而量化涡旋的角动量始终与整数成正比。这个整数称为绕组数。单个涡旋和四重量化涡旋的缠绕数分别为 1 和 4。

四重量子化涡旋很容易分裂成四个单一量化的涡旋，因为四重量子化涡旋在分裂后系统能量明显降低，因此更加不稳定。更低的能量意味着更稳定的系统。

赫尔辛基大学的博士研究员Xin Li在他最近的工作中研究了四重量子化涡旋的分裂过程。当一个不稳定的、四重量子化的涡旋被允许存在于三个不同的温度下，并且仍然非常接近绝对零度时，会发生什么？

三种温度，三种分离方式

在这项研究中，观察到四重量化的漩涡有三种分裂方式，导致三种不同的模式。尽管这些模式在以前的研究中已经从理论上确定，但结果首次证明了温度会导致不同的分裂过程。

通过对这种现象应用一种相对较新的理论来模拟分裂，该理论称为规范/重力二象性或全息术。这种二元性允许以与现实情况非常相似的方式系统地检查温度的影响。

研究表明，在低温范围内存在两种观察到的模式，而如果温度进一步升高，可能会出现第三种模式。在实验上，到目前为止，已经观察到其中两种分裂模式，研究人员认为，在更高的温度下，一种新的模式可能会变得可见。

更多信息：Shanquan Lan et al， Heating Up Quadruply Quantized Vortices： Splitting Patterns and Dynamical Transitions， Physical Review Letters （2023）.DOI： 10.1103/PhysRevLett.131.221602.在arXiv上： DOI： 10.48550/arxiv.2311.01316

期刊信息： Physical Review Letters ， arXiv

来自：量子梦