Вихри света закрутили турбулентность экспресс
В кювете размером с монету свет ведёт себя как вода: он собирается в единую квантовую жидкость. Когда в неё добавляют энергию, в этой жидкости сами собой закручиваются воронки — квантовые вихри. Каждый вихрь похож на крошечный водоворот, который не может исчезнуть просто так.
Физики подсветили эту жидкость лазером и сделали мгновенные снимки. Оказалось, воронки появляются в случайных местах и закручиваются в случайные стороны — как рябь на пруду, в который бросили несколько камешков. Число вихрей растёт с мощностью накачки, и этот рост подчиняется тому же закону, что и замерзание воды в ледяной корке.
Когда вихрей становится много, их коллективное движение меняется. Карта скоростей жидкости показывает, что энергия перетекает от больших вихрей к маленьким по строгому степенному закону. Это классическая черта турбулентности, которую впервые увидели в квантовой жидкости из света при комнатной температуре.
Теперь у исследователей есть способ следить за рождением и движением каждого вихря по отдельности. Это поможет понять, как порядок превращается в хаос в самых разных системах — от сверхтекучего гелия до ранней Вселенной.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2601.22719
Quantized vortices are fundamental topological excitations of quantum fluids. We report single-shot interferometric measurements of spontaneous vortex nucleation in a room-temperature organic exciton-polariton condensate. From hundreds of independent realizations we find random vortex-core positions and unbiased circulation, consistent with intrinsically stochastic, unpinned defect formation. The mean vortex number scales with pump power above threshold with an exponent consistent with Kibble-Zurek freeze-out in a driven-dissipative condensate. Using reconstructed phase maps we obtain single-shot flow fields, compute the incompressible component, and extract kinetic-energy spectra. Vortex-containing realizations develop a robust Kolmogorov-like segment with Einc(k) proportional to k^(-5/3) over a finite k range, indicating the onset of turbulent spectral scaling in a quantum fluid of light. These results establish single-shot access to phase and flow as a direct route to quantifying stochastic defect formation and emerging turbulence in polariton condensates.
Квантовый вихрь в жидкости из света невозможно увидеть глазом: он меньше толщины человеческого волоса, но его скорость вращения может достигать миллиардов оборотов в секунду.