英國科學家首次創造了一個新穎的實驗平臺，即“量子龍卷風”。它能模擬超流體氦中的黑洞，使研究人員能更詳細地觀察類似黑洞的行為以及與周圍環境的相互作用。通過對超流體氦表面微波動力學的觀察，研究人員認為，這些“量子龍卷風”模擬了旋轉黑洞附近的引力條件。這項研究20日發表在《自然》雜志上。
為了構建量子模擬器，研究人員使用了超流體氦。超流體氦的黏度極低，只有水的五百分之一。由于它運動時沒有摩擦，這種形式的氦表現出不尋常的量子效應，被稱為量子流體。研究人員把氦放入一個底部裝有螺旋槳的罐子里。隨著螺旋槳的旋轉，超流體氦形成一種類似龍卷風的渦旋。
該團隊構建了一個定制的低溫系統，能夠在低于-271℃的溫度下容納幾升超流體氦。在該溫度下，液氦獲得了不同尋常的量子性質。
論文主要作者、諾丁漢大學數學科學學院帕特里克·斯萬卡拉博士表示，超流體氦包含被稱為量子化渦旋的微小物體，它們往往相互擴散。在新裝置中，成功地將數萬個這樣的量子限制在一個類似于小龍卷風的緊湊物體中，實現了量子流體領域中強度破紀錄的渦流。
研究人員發現了渦流和黑洞對周圍時空引力影響的相似之處。這一成果為在彎曲時空的復雜領域內模擬有限溫度量子場理論開辟了新途徑。
領導這項研究的西爾克·魏因富特納強調了該成果的重要性，他表示，通過更復雜的實驗，團隊將這項研究的水平提升到了一個新高度，最終可能使科學家能預測量子場在天體物理黑洞周圍彎曲時空中的行為。
