I fluidi quantistici possono mescolarsi in modi molto strani, secondo nuove simulazioni al computer di stati esotici della materia noti come condensati di Bose-Einstein (BEC).

lontano nel futuro, I BEC possono consentire nuovi tipi di computer ultraveloci. Ma per ora, i ricercatori stanno solo cercando di capire la fisica di base del loro funzionamento.

Questo è ciò che un visiting scholar presso il Dipartimento di Fisica della Ohio State University, Kui-Tian Xi, e i suoi colleghi stavano facendo quando hanno usato un supercomputer per simulare cosa sarebbe successo se qualcuno avesse mescolato due BEC polarizzati magneticamente.

Istantanee delle simulazioni, pubblicato sulla rivista Revisione fisica A , assomigliano ai test delle macchie d'inchiostro che possono essere interpretati in molti modi. Mentre un fluido filtrava attraverso l'altro, Xi vide per la prima volta i blob formare una tartaruga (cioè, un motivo con sei forme simili a dita che sembravano una testa, coda e quattro zampe, simile a una tartaruga), poi una rana (zampe posteriori sui fianchi) e infine un'esplosione di forme di funghi.

Potrebbe non essere stato esattamente quello che si aspettava, ma Xi ha detto che non era poi così sorpreso, o.

"Ad essere onesti, Mi aspettavo di vedere alcune proprietà dinamiche interessanti. Ma quando ho visto per la prima volta la tartaruga, Pensavo di aver calcolato male i parametri della simulazione, " ha detto. "Poi mi sono reso conto che potrebbe esserci una sorta di instabilità all'interfaccia dei fluidi, proprio come quelli dei fluidi classici."

I condensati di Bose Einstein sono gas fatti di atomi così freddi, tutto il loro movimento quasi cessa. Come predissero il fisico indiano Satyendra Nath Bose e Albert Einstein negli anni '20 - e gli esperimenti alla fine lo dimostrarono negli anni '90 - i BEC mostrano strane proprietà perché tutti gli atomi occupano lo stesso stato quantico.

Come tale, I BEC sono superfluidi. Dovrebbero essere senza attrito, quindi dovrebbero fluire insieme con viscosità zero. Ancora, quando Xi ha regolato i parametri della simulazione, come la forza delle interazioni magnetiche, i due fluidi si mescolavano come se uno fosse più viscoso dell'altro, il modo in cui la cera calda viscosa scorre attraverso l'acqua meno viscosa all'interno di una lampada di lava.

Xi e i suoi colleghi, compreso Hiroki Saito, leader dello studio e professore di scienze ingegneristiche presso l'Università di Elettro-Comunicazioni in Giappone, credono che le simulazioni offrano indizi su fenomeni che i fisici hanno visto in esperimenti reali. In determinate circostanze, I BEC sembrano comportarsi come materia normale.

In particolare, Xi indica le recenti simulazioni numeriche all'Università di Newcastle dove un altro superfluido, elio liquido, formava onde di turbolenza mentre scorreva sulla superficie ruvida di un filo.

Resta da vedere la causa dello strano comportamento simulato del BEC, ma Xi ha affermato che la tecnologia attuale avrebbe consentito ai fisici sperimentali di condurre l'esperimento per davvero. Come teorico, anche se, si concentrerà sulle possibili implicazioni di una crescente connessione tra il comportamento dei fluidi quantistici e classici.