Chinese onderzoekers hebben onlangs een nieuw effect ontdekt dat spin-polarisatie in vloeistof kan genereren. Het nieuwe effect, die "afschuif-geïnduceerde polarisatie (SIP)" wordt genoemd, " voorspelt dat afschuifstroming polarisatie in de impulsruimte kan veroorzaken.

Dit onderzoek is uitgevoerd door wetenschappers van het Institute of Modern Physics (IMP) van de Chinese Academy of Sciences (CAS), samen met hun medewerkers aan de Peking University en Central China Normal University, die voor het eerst polarisatie bestudeerden die werd veroorzaakt door afschuifstroming. Hun ontdekkingen werden gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven en Journal of High Energy Physics .

In stromende vloeistof, men kan enkele speciale patronen van het stromingsveld waarnemen, zoals die gevormd door de wervelende stroom, die rond een centrum draait en gerelateerd is aan het baanimpulsmoment van de vloeistof. Door spin-baan koppeling, het baanimpulsmoment van de wervelstroom kan worden overgedragen op de spin van een deeltje. Deze door vorticiteit geïnduceerde spinpolarisatie is waargenomen in een kwantumvloeistof.

Naast wervelstroom, shear flow is ook heel gebruikelijk in vloeistoffen. Echter, het is veel minder intuïtief hoe afschuifstroming gerelateerd is aan impulsmoment. Dus, hoe het spinpolarisatie beïnvloedt, is nog nooit eerder onderzocht.

In dit onderzoek, met behulp van relativistische veel-deeltjes kwantumtheorie en lineaire responstheorie, de onderzoekers bestudeerden systematisch spinpolarisatie in een hydrodynamisch medium. Ze ontdekten dat schuifstroom, hoewel niet intuïtief gerelateerd aan baanimpulsmoment, genereert ook spinpolarisatie in de momentumruimte door spin-baankoppeling.

Gebruikmakend van een relativistisch hydrodynamisch model, de onderzoekers onderzochten vervolgens hoe dit nieuwe SIP-effect zich manifesteert in relativistische botsingen met zware ionen. Aangezien eerdere studies het SIP-effect niet omvatten, hun voorspellingen hebben altijd het tegenovergestelde teken in vergelijking met experimentele waarnemingen. Deze discrepantie wordt soms de 'spin-sign-puzzel' genoemd en houdt de onderzoeksgemeenschap al enkele jaren bezig.

Echter, zodra het SIP-effect is opgenomen, de vreemde quark-polarisatie die door de theorie wordt voorspeld, vertoont een patroon dat vergelijkbaar is met de gemeten Lambda-polarisatie in experimenten.

Gezien de nauwe relatie tussen vreemde quark-polarisatie en Lambda-polarisatie, de huidige studie zal naar verwachting een essentiële stap zijn in de richting van de definitieve oplossing van de spin-tekenpuzzel.

Dit werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China en het Strategic Priority Research Program van CAS.