Вихри играют в чехарду в жидком свете экспресс

Оригинал: "Vortex leapfrogging and superfluid dissipation mechanisms in a fluid of light"
arXiv:2512.07935 · 2025-12-08 · CC BY 4.0 · 1 мин
В жидкости из света вихри скачут чехардой, как дети.

📄 Показана версия «Просто» — «Подробно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.

Сверхтекучий гелий течёт без трения, и в нём рождаются вихри — микроскопические воронки, похожие на водяные в воде. Два таких вихря могут играть в чехарду: один перепрыгивает через другого, и они скачут по кругу. Эту игру предсказал Ричард Фейнман ещё в 1950-х. Увидеть её напрямую удалось лишь сейчас.

Теперь физики устроили чехарду в «жидком свете» — среде, где свет ведёт себя как сверхтекучая жидкость. Вихри создали лазером и следили за их движением с помощью сверхбыстрой камеры. Когда вихри разгоняли слишком сильно, возникал резкий толчок — ударная волна. Игра ломалась: вихри сталкивались и исчезали, выделяя тепло. Это единственный способ для такой идеальной жидкости потерять энергию. Поймать момент помогла сверхскоростная съёмка.

Чехарда вихрей возможна и в недрах нейтронных звёзд, где вещество становится сверхтекучим.

Открытие помогает понять, как затухает движение в сверхтекучих средах, и может привести к созданию сверхточных датчиков вращения.

Оригинальная аннотация

как её написали авторы, на английском arXiv:2512.07935

We report the experimental observation of vortex leapfrogging in a two-dimensional fluid of light. By imprinting two vortex-antivortex pairs and tracking their real-time evolution through phase-resolved imaging, we observe a dynamics that is accurately described by a point-vortex model with an outward background flow. By precisely controlling the initial vortex separation, we identify configurations in which leapfrogging breaks down and determine the corresponding dissipation mechanisms. The first originates from phase-slip events occurring at large injected velocities. The second arises when the injection of multi-charged vortices leads to the formation of a dispersive shock wave which acts as a continuous source of phase slippage. These mechanisms advance our understanding of vortex dynamics and dissipation in superfluids.

Фейнман предсказал чехарду вихрей, размышляя о загадках турбулентности, а физически её увидели только сейчас — в лазерном свете.

Жидкий свет — почти как световой меч из фантастики, где энергия становится осязаемой.

Учёные
Julian SchwingerFred HoyleMargaret BurbidgeJohannes RydbergSatyendra Nath BoseDaniel Bernoulli
Понятия
течение жидкости сверхтекучий вихрь скорость водяной пар препятствие испарение завихрённость динамика плавания микроорганизмов вихревая решётка сопротивление динамика жидкости с узором каскад энергии излучение света температура плавления диффузия фазовое разделение поток турбулентность жидкий сцинтиллятор расщепление воды