Ricercatori cinesi hanno recentemente scoperto un nuovo effetto che può generare la polarizzazione dello spin nel fluido. Il nuovo effetto, che si chiama "polarizzazione indotta da taglio (SIP), " predice che il flusso di taglio può indurre la polarizzazione nello spazio del momento.

Questa ricerca è stata condotta da scienziati dell'Istituto di fisica moderna (IMP) dell'Accademia cinese delle scienze (CAS), insieme ai loro collaboratori della Peking University e della Central China Normal University, che ha studiato per la prima volta la polarizzazione indotta dal flusso di taglio. Le loro scoperte sono state pubblicate in Lettere di revisione fisica e Journal of High Energy Physics .

Nel fluido che scorre, si possono osservare alcuni modelli speciali del campo di flusso, come quelli formati dal flusso vorticoso, che ruota attorno ad un centro ed è correlato al momento angolare orbitale del fluido. A causa dell'accoppiamento spin-orbita, il momento angolare orbitale del flusso vorticoso può trasferirsi allo spin di una particella. Questa polarizzazione dello spin indotta dalla vorticità è stata osservata in un fluido quantistico.

Oltre al flusso vorticoso, anche il flusso di taglio è abbastanza comune nei fluidi. Però, è molto meno intuitivo come il flusso di taglio sia correlato al momento angolare. Così, come influenza la polarizzazione dello spin non è mai stato studiato prima.

In questa ricerca, usando la teoria quantistica relativistica a molti corpi e la teoria della risposta lineare, i ricercatori hanno studiato sistematicamente la polarizzazione dello spin in un mezzo idrodinamico. Hanno scoperto che il flusso di taglio, anche se non intuitivamente correlato al momento angolare orbitale, genera anche la polarizzazione di spin nello spazio del momento attraverso l'accoppiamento spin-orbita.

Utilizzando un modello idrodinamico relativistico, i ricercatori hanno quindi studiato come questo nuovo effetto SIP si manifesta nelle collisioni relativistiche di ioni pesanti. Poiché gli studi precedenti non includono l'effetto SIP, le loro previsioni hanno sempre il segno opposto rispetto alle osservazioni sperimentali. Questa discrepanza è talvolta chiamata "puzzle dei segni di rotazione" e ha infastidito la comunità di ricerca per diversi anni.

Però, una volta incluso l'effetto SIP, la strana polarizzazione del quark prevista dalla teoria dimostra uno schema simile alla polarizzazione Lambda misurata negli esperimenti.

Considerando la stretta relazione tra la polarizzazione dei quark strani e la polarizzazione lambda, lo studio attuale dovrebbe essere un passo essenziale verso la soluzione finale del puzzle dei segni di rotazione.

Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China e dallo Strategic Priority Research Program del CAS.