오사카시립대학의 유이오시대학원생, 쓰보다 마코토 교수 등의 연구그룹은 게이오기주쿠대학과의 공동연구에서 극저온상태에서 발생하는 양자난류의 발달에 따라 상유체의 속도분포가 크게 변형된다. 것을 발견.수백년의 수수께끼인 난류의 해명에 크게 다가오는 성과라고 한다.
자연계에는 기체나 액체의 흐름이 복잡하게 흐트러진 「난류」가 많이 보인다.약 500년 전, 레오나르도 다빈치는 난류의 스케치를 그려 "난류는 소용돌이로 이루어진다"고 추측.그러나, 지금까지 난류의 발생 메카니즘이나 특징은 충분히 해명되어 있지 않았다.
물질이 극저온이 되면 금속에서는 전기 저항이 제로가 되는 「초전도」가, 유체에서는 액체의 점성이 제로가 되는 「초유동」이 보고되어 있다.액체 헬륨에서 관찰되는 초유동 현상은 양자역학에 지배된 현상인 것으로 알려져 있다.
이론 물리학자 랜다우는, 이 초유동 현상에 관해서 점성이 없어진 초유체와 점성을 가지는 상유체가 혼재한 「XNUMX유체 모델」을 제안.이유체 모델은 저온 물리학의 다양한 현상의 해명에 크게 기여했다.한편, 양자 와류의 변형·수송으로 표현되는 초유체와 물과 같이 공간을 틈없이 채우는 상유체는 이질적이고 복잡하기 때문에 실험 결과를 설명하는 계산은 아직 불가능해졌다.
연구 그룹은 초유체의 운동을 담당하는 양자 소용돌이를 수식으로 나타낸 방정식과 상유체의 흐름을 나타내는 방정식(나비에 스토크스 방정식)을 연립하여 대규모 수치 계산을 실시.이에 따라, 양자 와류가 성장하여 털이 많은 양자 난류를 만들면, 상유체의 속도 분포가 대변형을 일으키는 것을 세계에서 처음으로 나타내었다.이로써 다빈치의 아이디어가 검증되었다.
이번 성과는 더욱 복잡한 유체 및 난류 거동의 실증, 따라서 난류 현상의 해명으로 이어질 것으로 기대된다.
