تلاطم کوانتومی

هلیوم مایع در دمای زیر °K2/2 چنان رفتار می‌کند که گویی از دو شاره تشکیل شده است؛ یک شارة ویسکوز معمولی و یک ابرشاره. مجرای درازی را در نظر بگیرید که از هلیوم مایع پر شده باشد و یک انتهای آن بسته است. هنگامی که انتهای بسته گرم می‌شود بخش ابر شارة آن به طرف عامل گرما می‌شرد، درحالی‌که شارة معمولی در مجرا در خلاف جهت شارش می‌یابد. حدود 50 سال است که این هم‌رفت داخلی غیرعادی مطالعه می‌شود.
به هنگام گرمای کم، حرکت دو شاره ـ که ذکر کردیم ـ لایگانی است. یعنی، شاره‌ها به طور هم‌وار در هم می‌شرند. اما، به هنگام توان زیاد عامل گرما مشاهده می‌کنیم که ابرشاره متلاطم می‌شود، و عقیده بر آن است که این تلاطم صورت یک دسته خطوط گردابی کوانتومی درهم‌پیچیده را به خود می‌گیرد. خط گردابی کوانتومی در ابرشاره بی‌شباهت به یک گرداب وان حمام نیست، با این تفاوت که هستة این گرداب به مقیاس اتمی است.طول خط گردابی ممکن است بسیار دراز باشد، و درهم‌پیچیدگی بی‌شباهت به سرنوشت یک کلاف کاموا که به دست گربه‌ای افتاده باشد نیست.
گرچه به هرحال امید زیادی به مطالعۀ تلاطم کوانتومی می‌رفت، اما پیشرفت کافی در این زمینه که بتواند جمع فیزیک‌دانان را برانگیزد تازه این اواخر به دست آمد. یک مقالة مروری جدید (تاف) پیشرفت را ترسیم می‌کند.
خط‌های گردابی کوانتومی را می‌توان از طریق خاصیت آن‌ها در جذب یک باریکة «صوت ثانوی» کشف کرد. صوت ثانوی موجی است که در آن مؤلفه‌های عادی و ابرشاره به پس و پیش نوسان می‌کنند. خط‌های گردابی کوانتومی را می‌توان از روی توانایی آن‌ها در جذب و گیراندازی یون‌های منفی در هلیوم مایع نیز کشف کرد.
مطالعات اخیر در دانشگاه اورگون نشان داده است که می‌توان یک مجرای 4×1×1 سانتی‌متری ساخت که چگالی خطِ گردابی ثابتی از انتهای بسته تا خروجی داشته باشد. به این ترتیب، این دستگاه کوچک «تونل باد»ی می‌شود برای مطالعات تلاطم کوانتومی، و تلاطم سرتاسر مجرا همگن است.
اندازه‌گیری‌های هم‌زمان صوت ثانوی و شیب دما در امتداد مجرا، گروه اورگون را به شک انداخته است که نکند چگالی خط گردابی در راستای محور کاملاً «تخت» باشد؛ یعنی، چگالی خط در عرض مجرا بیش‌تر باشد تا در امتداد آن.
اندازه‌گیری با یون‌ها در IBM نشان داده است که چگالی خط گردابی و سرعت میانگین عمودی شاره هر دو در امتداد مجرا ثابت‌اند (میلیدن).
بنا بر این، به نقطه‌ای رسیده‌ایم که یک چشمة فشرده با مشخصات معین از تلاطم کوانتومی داریم و می‌توانیم به مطالعة مسائل مهم در تلاطم بپردازیم. گرداب‌ها چگونه تولید می‌شوند؟ آ‌ن‌ها چگونه رشد می‌کنند و در شاره به صورت گرما وامی‌پاشند؟ جزئیات ماهیت ساختار گردابی، آرایش، حرکت، برهم‌کنش، و خواص آماری آن‌ها چیست؟
دورة جدید و جالبی در تحقیقات تلاطمی شروع شده است.