英國劍橋大學卡文迪許實驗室研究團隊借助超冷鉀原子實驗，首次捕捉到一種隻存在於量子世界的湍流。這種被稱為“超量子”湍流的神秘流動，靠細長渦旋彼此糾纏而存在。團隊推測，從液氦的極寒深淵到中子星的致密內核，其表現的或許都是這種“超量子”湍流現象。相關成果已發表於最新一期《物理評論快報》雜志。

湍流是液體或氣體受到擾動時泛起的混亂而不規則涌動，比如攪拌一杯茶時會產生不受控制的漩渦。然而一旦進入量子領域，流體與氣體便奉行另一套法則。受到擾動時，這些流體與氣體整體近乎凝滯不動。但在重歸平靜、達到平衡之前，會被細長且彼此糾纏的線狀渦旋——所謂的“超量子”湍流所包圍。

為觀察這些“超量子”湍流，團隊從數千個鉀原子起步，用激光與電磁場將其冷卻到接近絕對零度。在此情境下，原子們的表現類似稀薄的量子氣體。隨后，團隊拍下大量圖像，以探究這些渦旋如何交纏、碎裂、首尾相銜結成一環環閉環，又如何悄然滑向容器的邊緣，最終由躁動歸於平靜、由無序漸歸有序的軌跡。他們發現，這一過程與此前科學家們在液氦中觀察到的極為相似。液氦也是一種量子流體，不過密度大得多，原子間的相互作用也更緊密。

這兩個系統雖千差萬別，但能量流轉的順序卻如出一轍。團隊據此認為，這或許是某一大類量子系統共有的行為法則。

德國海德堡大學的托馬斯·加森澤表示，“超量子”湍流的數學模型已出現數十年，但科學家們一直未能為其拍下一張清晰的“肖像”。最新研究為這些模型提供了堅實支撐，未來人們可能在中子星的致密內核裡，尋找“超量子”湍流的蹤跡。

英國東安格利亞大學的達維德·普羅門特認為，未來若能對多團原子雲成像，或許能揭示更多“超量子”湍流的細節。（記者劉霞）