Une nouvelle technique pour étudier les tourbillons dans les fluides quantiques a été développée par les physiciens de Lancaster.

Andrew Guthrie, Sergueï Kafanov, Théo Noble, Youri Paschkine, George Pickett et Viktor Tsepelin, en collaboration avec des scientifiques de l'Université d'État de Moscou, utilisé de minuscules résonateurs mécaniques pour détecter des tourbillons quantiques individuels dans l'hélium superfluide.

Leurs travaux sont publiés dans le volume actuel de Communication Nature .

Cette recherche sur la turbulence quantique est plus simple que la turbulence dans le monde réel, qui s'observe dans des phénomènes quotidiens comme le surf, rivières rapides, nuages ​​d'orage gonflés, ou fumée de cheminée. Malgré le fait qu'il soit si banal et qu'on le retrouve à tous les niveaux, des galaxies au subatomique, il n'est toujours pas entièrement compris.

Les physiciens connaissent les équations fondamentales de Navier-Stokes qui régissent l'écoulement des fluides tels que l'air et l'eau, mais malgré des siècles d'efforts, les équations mathématiques ne peuvent toujours pas être résolues.

La turbulence quantique peut fournir les indices d'une réponse.

La turbulence dans les fluides quantiques est beaucoup plus simple que son homologue classique "désordonnée", et étant constitué de tourbillons identiques individuellement quantifiés, peut être considéré comme fournissant une « théorie atomique » du phénomène.

Inutile, turbulence dans les systèmes quantiques, par exemple dans l'hélium superfluide 4, se déroule à des échelles microscopiques, et jusqu'à présent, les scientifiques n'ont pas eu d'outils avec une précision suffisante pour sonder des tourbillons aussi petits.

Mais maintenant, l'équipe de Lancaster, travaillant à une température de quelques millièmes de degré au dessus du zéro absolu, a exploité la nanoscience pour permettre la détection de vortex quantiques uniques (avec des tailles de noyau comparables aux diamètres atomiques) en utilisant une "corde de guitare" nanométrique dans le superfluide.

La méthode utilisée par l'équipe consiste à piéger un seul vortex le long de la "chaîne" (une barre d'environ 100 nanomètres de diamètre). La fréquence de résonance de la barre change lorsqu'un vortex est piégé, et ainsi le taux de capture et de libération des tourbillons peut être suivi, ouvrant une fenêtre sur la structure turbulente.

Le Dr Sergey Kafanov qui a initié cette recherche a déclaré :« Les appareils développés ont de nombreuses autres utilisations, l'une d'entre elles consiste à cingler l'extrémité d'un vortex partiellement piégé pour étudier les oscillations à l'échelle nanométrique du noyau du vortex. Espérons que les études ajouteront à notre compréhension de la turbulence et pourront fournir des indices sur la façon de résoudre ces équations tenaces. »