Een team van onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Manchester staat op het punt enkele van de mysteries van turbulentie te onthullen - een natuurkracht die een chaotische invloed heeft op het land, zee en lucht.

Miljoenen lucht- of zeepassagiers hebben de angstaanjagende effecten van turbulentie ervaren, maar het wordt nog steeds slecht begrepen door wetenschappers.

Maar een doorbraakexperiment zou hier verandering in kunnen brengen. De baanbrekende studie zal worden uitgevoerd door een team onder leiding van professor Andrei Golov van de Manchester School of Physics and Astronomy, met emeritus hoogleraar Joe Vinen, van de Universiteit van Birmingham, plus dr. Paul Walmsley en emeritus hoogleraar Tom Mullin uit Manchester.

Het werk van deze groep maakt deel uit van een £ 2 miljoen gefinancierd project, onder leiding van professor Golov, daarbij zullen ook professor Peter McClintock en zijn medewerkers van de Lancaster University betrokken zijn. Deze vierjarige subsidie ​​van de EPSRC financiert het grootste Britse onderzoeksproject naar kwantumturbulentie, gebruikmakend van de zeer gespecialiseerde lage-temperatuurlaboratoria van Manchester en Lancaster.

Professor Golov legde uit dat turbulentie belangrijk is om te begrijpen en te beheersen, omdat de chaotische stroom niet alleen aanwezig is in veel echte en door de mens gemaakte fenomenen, inclusief weersystemen en vliegtuigbewegingen in de atmosfeer, water stroomt in stormachtige zeeën en pijpen - maar ook plasma-uitsteeksels in de zonnecorona en turbulentie in het intergalactische medium.

"Al deze verschijnselen hebben een enorme invloed op het menselijk leven en onze welvaart - maar vanwege de inherente complexiteit ervan is ons begrip van turbulentie nog vrij slecht, zei professor Golov.

Om de zeer impactvolle aard van turbulentie beter te begrijpen, zal het door de Universiteit van Manchester geleide team hun werk concentreren op turbulentie in superfluïden die bekend staan ​​als kwantumturbulentie.

"In sommige opzichten is kwantumturbulentie eenvoudiger dan de klassieke hydrodynamische turbulentie, Professor Golev voegde eraan toe. "Omdat het bestaat uit discrete gekwantiseerde vortexlijnen, en er is geen viscositeit - maar in sommige opzichten is het complexer, omdat het co-existente hydrodynamisch-achtige en golfachtige bewegingen van vortexlijnen bezit.

"Dus we kunnen zowel bestaande als nieuwe theoretische benaderingen toepassen om kwantumturbulentie te beschrijven, wat noodzakelijkerwijs zal leiden tot de vooruitgang in het begrijpen van turbulentie als een algemeen fenomeen."

Vanwege de complexiteit van het probleem bestaan ​​er momenteel alleen ruwe theoretische modellen van kwantumturbulentie.

Maar na meer dan tien jaar onderzoek, het Manchester-Birmingham-team staat nu op het punt een langverwacht experiment uit te voeren om kwantumturbulentie in de nultemperatuurlimiet te visualiseren. Met behulp van lasers, gevoelige camera's en roterende cryostaten, ze zullen de vormen en beweging van vortexlijnen in turbulent supervloeibaar helium op slechts 0,1 graad boven het absolute nulpunt in beeld brengen.

"We verwachten dat dit werk zal leiden tot een revolutionaire doorbraak op dit gebied - dus natuurlijk zijn we erg enthousiast terwijl we ons voorbereiden op dit baanbrekende experiment, " voegde professor Golov eraan toe.