(Phys.org) - Een team van onderzoekers van de Universiteit van Cambridge is erin geslaagd turbulentie te creëren in een Bose-Einstein-condensaat (BEC) en in het proces, hebben mogelijk de deur geopend naar een nieuwe onderzoeksrichting. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , het team beschrijft hoe ze deze prestatie hebben geleverd en het bewijs dat ze hebben gevonden voor een cascade. Brian Anderson van de Universiteit van Arizona biedt een artikel in News &Views waarin het werk van het team wordt beschreven in hetzelfde tijdschriftnummer en biedt een kort overzicht van de karakteristieke verdeling van kinetische energie in turbulente vloeistoffen.

Wetenschappers hebben de afgelopen honderden jaren veel geleerd over de aard van turbulentie in vloeistoffen, waarvan sommige de manier waarop kinetische energie wordt verdeeld over componenten met verschillende momenten, die in actie kunnen worden gezien, omringen, zoals Anderson opmerkt, door room in een kopje koffie te roeren. Maar tot nu toe, niemand was erin geslaagd turbulentie te veroorzaken in een BEC, waarin een gas van bosonen wordt afgekoeld tot bijna het absolute nulpunt, waardoor ze de laagst mogelijke kwantumtoestand innemen, waardoor kwantumverschijnselen kunnen worden bekeken - Anderson noemt ze 'microscopische druppeltjes van atomaire gassen'.

In deze nieuwe poging de onderzoekers voerden experimenten uit om te ontdekken wat er zou kunnen gebeuren als turbulentie zou worden geïntroduceerd in een BEC, in dit geval, een gemaakt van rubidium-atomen gevangen in een door laser gemaakte virtuele doos - dit type opstelling zorgde voor een uniforme dichtheid van de atomen. Het team paste vervolgens een getimed magnetisch veld toe dat diende om de wolk van atomen op te schudden, die energie aan het systeem toevoegden. Vervolgens bepaalden ze de momentumverdeling. Voor kleine tijdsintervallen, ze ontdekten dat de meeste atomen in de wolk zich in een lage momentummodus bevonden - meer schudden duwde de atomen in een hogere momentummodus. Na ongeveer twee seconden, de onderzoekers vonden bewijs van een cascade van excitaties door de wolk los te laten en vast te leggen wat er gebeurde met een 2D-camera.

De methode die door het team wordt gebruikt om de turbulentie in een BEC te veroorzaken, zal waarschijnlijk worden gebruikt als model voor toekomstige experimenten met kwantumturbulentie.