Kwantumvloeistoffen kunnen zich op heel vreemde manieren vermengen, volgens nieuwe computersimulaties van exotische toestanden van materie die bekend staan ​​als Bose-Einstein-condensaten (BEC's).

Ver in de toekomst, BEC's kunnen nieuwe soorten ultrasnelle computers mogelijk maken. Maar voor nu, onderzoekers proberen gewoon de basisfysica te begrijpen van hoe ze werken.

Dat is wat een gastonderzoeker van de Ohio State University in het departement Natuurkunde, Kui-Tian Xi, en zijn collega's deden toen ze een supercomputer gebruikten om te simuleren wat er zou gebeuren als iemand twee magnetisch gepolariseerde BEC's zou mengen.

Snapshots van de simulaties, gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordeling A , lijken op inktvlektests die op verschillende manieren kunnen worden geïnterpreteerd. Terwijl de ene vloeistof door de andere sijpelde, Xi zag voor het eerst de klodders een schildpad vormen (dat wil zeggen, een patroon met zes vingerachtige vormen die op een hoofd leken, staart en vier poten, vergelijkbaar met een schildpad), dan een kikker (achterpoten over elkaar heen) en tot slot een explosie van paddestoelvormen.

Het was misschien niet precies wat hij verwachtte, maar Xi zei dat hij niet zo verrast was, of.

"Om eerlijk te zijn, Ik had wel verwacht dat ik een aantal interessante dynamische eigenschappen zou zien. Maar toen ik de schildpad voor het eerst zag, Ik dacht dat ik de parameters van de simulatie misschien verkeerd had berekend, " zei hij. "Toen realiseerde ik me dat er een soort van instabiliteit zou kunnen zijn op het grensvlak van de vloeistoffen, net als die van klassieke vloeistoffen."

Bose Einstein-condensaten zijn gassen gemaakt van atomen die zo koud zijn, al hun beweging houdt bijna op. Zoals de Indiase natuurkundige Satyendra Nath Bose en Albert Einstein in de jaren twintig voorspelden - en experimenten uiteindelijk in de jaren negentig bewezen - vertonen BEC's vreemde eigenschappen omdat alle atomen dezelfde kwantumtoestand bezetten.

Als zodanig, BEC's zijn supervloeistoffen. Ze moeten wrijvingsloos zijn, dus ze moeten samenvloeien met een viscositeit van nul. Nog, toen Xi de parameters van de simulatie aanpaste, zoals de sterkte van de magnetische interacties, de twee vloeistoffen vermengden zich alsof de ene stroperiger was dan de andere - zoals stroperige hete was door minder stroperig water in een lavalamp dobbert.

Xi en zijn collega's, waaronder Hiroki Saito, studieleider en professor in de ingenieurswetenschappen aan de University of Electro-Communications in Japan, geloven dat de simulaties aanwijzingen bieden voor verschijnselen die natuurkundigen in daadwerkelijke experimenten hebben gezien. Onder bepaalde omstandigheden, BEC's lijken zich te gedragen als normale materie.

Vooral, Xi wijst op recente numerieke simulaties aan de Universiteit van Newcastle, waar een andere superfluïde, vloeibaar helium, vormde golven van turbulentie terwijl het over het ruwe oppervlak van een draad stroomde.

De oorzaak van het vreemde gesimuleerde BEC-gedrag valt nog te bezien, maar Xi zei dat de huidige technologie experimentele natuurkundigen in staat zou stellen om het experiment echt uit te voeren. Als theoreticus, Hoewel, hij gaat zich richten op de mogelijke implicaties van een toenemend verband tussen het gedrag van kwantum en klassieke vloeistoffen.