Гигантские вихри в сверхтекучем гелии: бунт против термодинамики экспресс

Оригинал: "Evidence for Vortex Rings with Multiquantum Circulation in He II"
arXiv:2603.05387 · 2026-03-05 · CC0 1.0 · 1 мин
Пылинки-шпионы раскрыли секрет: в гелии прячутся водовороты, которые крутятся на запретной скорости.

Жидкий гелий при сверхнизких температурах переходит в состояние сверхтекучести — течёт без трения, словно идеальная смазка. В этой квантовой жидкости рождаются вихри, внешне похожие на обычные водовороты в воде, но с принципиальным отличием: их угловой момент, или сила вращения, квантуется. Это значит, что вращение меняется не плавно, а строгими дискретными шагами — подобно тому, как старый проигрыватель может крутить пластинку лишь на 33, 45 или 78 оборотов в минуту, и никак иначе. Такой закон квантования вихрей в сверхтекучем гелии был открыт Львом Ландау и долгое время считался незыблемым.

Однако эксперимент, в котором учёные использовали микроскопические пылинки-разведчики, брошенные в гелий, показал нечто неожиданное. Некоторые пылинки начинали вращаться с бешеной скоростью, словно пластинка вдруг заиграла сразу на всех возможных режимах. Такой «сгусток» вращения, согласно теории, должен почти мгновенно разрушиться — как виниловая пластинка не выдержала бы несуществующей скорости. Но пылинка держалась внутри вихря намертво, а сам вихрь жил подозрительно долго, бросая вызов привычным представлениям.

Обычно вихри слабеют из-за роста беспорядка — энтропии — и быстро угасают. Эти же гигантские структуры демонстрируют удивительную устойчивость, словно игнорируя второй закон термодинамики.

Открытие перетряхивает науку о вихрях в жидкостях без трения и обещает пролить свет на поведение других подобных сред — от недр нейтронных звёзд до атомных ядер, где также могут существовать квантованные вихри.

Гелий без трения, охлаждённый почти до абсолютного нуля, может вечно циркулировать по кольцу — ничто его не тормозит.

Учёные
Satyendra Nath BoseAlbert EinsteinFred HoyleMargaret BurbidgeJohannes RydbergDaniel Bernoulli
Понятия
квантовые вихри сверхтекучий вихрь квантовый вихрь квантование потока завихрённость препятствие узкое место турбулентная коагуляция пиннинг потока турбулентность виртуальная частица динамика жидкости с узором сверхтекучая жёсткость число намотки гравитационная запутанность скорость ось вращения распространение информации фазовые флуктуации спиновая цепочка