Читать «Эксперт № 22 (2014)» онлайн - страница 42

Когда электроны перемещаются в жидком гелии, находящемся при сверхнизких температурах, вокруг них формируются пузырьки. Это связано с тем, что электрон, благодаря тому, что он, как и любая элементарная частица, обладает волновой природой, отталкивает атомы гелия. Это пузырьки довольно большого диаметра, примерно два нанометра, которые попадают в ловушку квантовых вихрей точно так же, как дома и машины попадают в центр торнадо.

Математическая модель, предложенная нами, позволила обнаружить совершенно новый механизм размножения вихрей. Во время осцилляций давления ядро вихря расширяется, а затем сжимается. Во время сжатия формируется плотный массив новых вихревых колец. Мы пришли к следующему выводу: весьма вероятно, что электронный пузырек захватывается более чем одной вихревой линией, что еще больше снижает перепад давления, необходимый для взрыва пузырька. И оказалось, что механизм размножения вихрей подавляется при повышении температуры. Это объясняет, почему такие объекты были экспериментально обнаружены только при низких температурах.

— Ваша теория и теория классической турбулентности как-то связаны?

— Классическая турбуленция — одна из самых больших гидродинамических задач. Теории турбулентности как не было, так и нет. С этой точки зрения теория сверхтекучей турбулентности может стать моделью для классической. Потому что она в чем-то более проста для изучения, потому что у нас нет такого разнообразия вихрей в силу их квантового характера. Поэтому мы можем сначала понять, что происходит в сверхтекучей турбулентности, а потом перенести это понимание на классическую.

— Вы по образованию математик, занимаетесь сложнейшими физическими проблемами. Для вас физика — это просто набор формул или за ними вы видите физическую реальность?

— Я только недавно сама задумалась над этим вопросом, и это случилось забавно. В Кембридже, когда тебя делают ридером (ридер — это ступенька перед полным профессором), то ты должен себе выбрать титул, чего ты ридер. Я решила, что я буду ридером математической физики. А когда я стала профессором, я сказала, что я хочу быть профессором прикладной математики. И я сформулировала для себя, в чем разница. Математический физик берет уравнения, которые описывают физическую проблему. Но он заинтересован в математических свойствах уравнения как такового. Физическая система и ее свойства для него вторичны. А прикладной математик, наоборот, идет от физической системы. То есть ему интересны свойства этой конкретной физической системы. Математика для него — только язык, который надо использовать, чтобы описать эту систему. Поэтому я прикладной математик, мне интересна именно физическая задача, мне интересно ее понять. А понять — значит описать математически.

Квантовые вихри. Одни электроны свободны, другие захвачены одной и более вихревыми нитями