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

Жидкий гелий, охлаждённый почти до абсолютного нуля, ведёт себя как две жидкости сразу: обычная вязкая часть и сверхтекучая, которая течёт без трения. Когда такой поток наталкивается на цилиндр, позади него рождаются вихри. Но иногда вихри появляются и перед цилиндром — там, где по классическим законам их быть не должно. Долгое время никто не мог объяснить, почему след бывает то пустым, то с двумя, четырьмя или даже шестью вихрями.

Авторы новой работы воспроизвели это явление на компьютере, объединив модель двух жидкостей с уравнением для плотности вихревых линий. Оказалось, что у «плеч» цилиндра — местах, где поток огибает его сбоку, — возникает зона усиленного взаимного трения между обычной и сверхтекучей компонентами. Эта зона действует как невидимая накладка, меняющая форму препятствия: эффективно цилиндр становится шире и с другими очертаниями. Именно перестроенная форма заставляет поток закручиваться впереди, а также гасит собственные колебания следа в обычной жидкости.

Построив фазовую диаграмму в координатах «скорость обычной жидкости — сила взаимодействия», исследователи выделили области, где господствует инерция, а где — взаимное трение. Диаграмма точно предсказывает, сколько вихрей образуется при заданных условиях. Теперь загадочная многовариантность превратилась в карту, по которой можно заранее сказать, как поведёт себя квантовая жидкость.

Такой же механизм — обратная связь через трение между компонентами — может работать и в других квантовых жидкостях, например в сверхтекучем гелии-3 или в бозе-конденсатах. Это даёт универсальный ключ к управлению вихрями, что важно для понимания турбулентности в квантовых системах и, возможно, для создания устройств, где вихри служат носителями информации.