Nucleation at quantized vortices and the heterogeneous phase separation in supersaturated superfluid 3He-4He liquid mixtures
超饱和~ 3 He-~ 4 He液体混合物分离成~ 3 He浓缩的c相和~ 3 He稀释的d相，为研究低温至绝对零度下二元混合物的宏观量子成核和量子相分离动力学提供了独特的可能性。过饱和d相的相分离的一种可能的非均相机制与该相的超流性以及可能存在的对液体混合物的c相起成核位点作用的量子化涡旋有关。我们分析了充满c相的涡核的生长动力学，确定了c形核速率的温度行为以及经典形核机制和量子形核机制之间的交叉温度。
2018-03-21 cond-mat.other
Dynamics of fine particles due to quantized vortices on the surface of superfluid $^4$He
Moroshkin等人用一种新建立的技术，利用在表面上电捕获的一些带电的细金属颗粒，在实验上观察到了超流4 He自由表面的特殊动力学。他们报告说，某些部分的颗粒表现出一些不规则的运动，并建议存在与金属颗粒相互作用的量子化涡旋。我们用涡丝模型进行了计算，结果支持了涡-颗粒相互作用的观点。观测到的异常金属粒子运动大致分为两种类型：（1）特定频率的圆周运动，和（2）准线性振荡。一旦我们考虑一个垂直涡丝，它的边缘终止于底部和表面捕获的粒子处，前一个问题似乎就可以解释了。虽然目前还不清楚是否所有的反常运动都是由于量子涡旋引起的，但涡旋似乎对这些运动起着重要作用。
2018-09-05 cond-mat.other
On the electric charge of quantized vortices and the dipole moment of vortex pairs and rings in a magnetic field
本文研究了磁场中超流体内量子化涡旋的电荷分布，发现直线涡旋具有非零总电荷、涡旋对和涡旋环具有偶极矩，并揭示了法向与超流分量相对运动导致电极化的机制。
2023-03-07 cond-mat.other
Angular momentum in rotating superfluid droplets
旋转超流液滴的角动量来源于量子化涡旋和毛细管波，它们之间的相互作用仍有待揭示。在这里，孤立的亚微米超流4He液滴的旋转研究超快X射线衍射使用自由电子激光。衍射图案提供了同时访问的液滴和它们的主机涡阵列的形态。在胶囊状液滴中，涡旋形成扭曲的三角形晶格，而在椭圆形液滴中，涡旋沿着椭圆形轮廓排列。涡旋和毛细波的联合作用导致液滴形状接近以相同角速度旋转的经典液滴的形状。研究结果证实了密度泛函理论计算描述的速度场和形状变形的旋转超流圆柱。
2019-10-28 cond-mat.other physics.flu-dyn
Corotation of two quantized vortices coupled with collective modes in self-gravitating Bose-Einstein condensates
本研究通过数值模拟自引力BEC中两量子化涡旋的共转，发现其与集体模式耦合，旋转周期随初始位置线性增长，引力产生拖拽效应，且涡旋径向涨落与四极模式共振形成耗散机制。
2024-09-12 astro-ph.GA cond-mat.other
Detection of Quantized Vortices using Fourth Sound Attenuation
本文提出利用完全封闭纳米流体几何中传播的第四声的衰减来探测量子化涡旋，并通过旋转低温恒温器注入已知涡旋数，实验验证其可推断单位面积涡旋线密度。
2024-06-12 cond-mat.other physics.flu-dyn
Influence of different mutual friction models on two-way coupled quantized vortices and normal fluid in superfluid $^4$He
本研究通过超流 $^4$He 双向耦合模拟，详细对比了 S2W 和 2W 两种相互摩擦模型在量子涡环传播、重连及热逆流中的表现，发现 S2W 在微观尺度更精确但需高分辨率，2W 适用于低分辨率复杂流动但预测的速度波动较低。
2024-10-17 cond-mat.other
Dynamical Instability of a Doubly Quantized Vortex in a Bose-Einstein condensate
在$|F=1>$ $^{23}$ Na凝聚体中拓扑地印迹了双量子化涡旋，并使用层析成像技术观察了它们的时间演化。衰减成两个单量子化的旋涡的特点和动力学不稳定性。分裂过程的时间尺度被发现是在较高的原子密度较长。
2004-07-01 cond-mat.other
Damping of a micro-electromechanical oscillator in turbulent superfluid $^4$He: A novel probe of quantized vorticity in the ultra-low temperature regime
本文研究了超流$^4$ He中的量子湍流和量子涡旋对微机电系统（MEMS）谐振腔运动的影响。我们发现，MEMS是唯一敏感的量子湍流存在于流体中。为了在流体中产生湍流，将石英音叉（TF）放置在MEMS附近并以大振幅驱动。我们观察到，在低速下，MEMS被湍流阻尼，并且在临界速度$v_c \simeq 5\,$ mm\，s $^{-1}$以上，湍流阻尼大大减小。我们发现，以上$v_c$，MEMS的阻尼进一步降低，以增加速度，表示MEMS的表面和构成湍流的量子化涡旋之间的速度依赖性耦合。我们提出了一个模型的流体和MEMS表面的涡流之间的相互作用。这些器件对少量涡旋的敏感性和MEMS几乎无限的定制性为更完整地理解量子化涡旋和振荡结构之间的相互作用打开了大门，这反过来又为研究单个涡旋的动力学提供了新的途径。
2020-05-13 cond-mat.other
Inelastic scattering of xenon atoms by quantized vortices in superfluids
我们研究了超流体中粒子与量子化涡旋的非弹性相互作用，采用了类似于Landau两流体方程的半经典物质波理论，但考虑了涡旋动力学。这项研究的动机是最近的实验氙掺杂的氦纳米液滴，显示沿涡核的杂质集群。数值模拟了超流氦中氙原子被量子化涡旋捕获和相互作用的动力学过程，所得结果可以推广到其它杂质被量子化涡旋散射的情况。考虑了入射粒子的不同能量和碰撞参量。我们表明，非弹性散射是密切相关的生成开尔文波沿量子化的涡旋在相互作用过程中，即使没有捕获。杂质的俘获判据用结合能表示。
2016-08-14 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Seeing zeros of random polynomials: quantized vortices in the ideal Bose gas
我们提出了一个物理系统，允许一个实验观察随机多项式的复零点的分布。我们考虑一个简并的，旋转的，准理想的原子玻色气体制备在最低的朗道水平。热涨落提供了玻色子场和涡核位置的随机性。这些涡旋可以映射到随机多项式的零点，并在气体的密度分布中观察到。
2005-11-14 cond-mat.other nlin.CD
Quantized vortices in atomic Bose-Einstein condensates
本文综述了囚禁势场中稀原子气体玻色-爱因斯坦凝聚体中量子化涡旋物理的实验和理论研究进展，重点介绍了量子化涡旋的实验研究活动及其理论解释。实验充分利用原子光学技术，从密度分布图像中直接观察涡旋核，揭示了量子化涡旋的许多新的结构和动力学性质。这些结果导致这样的系统的超流流体力学的深刻理解。典型地，涡旋通过由激光束、磁场和热气体产生的旋转电势来稳定。有限的尺寸效应和系统的不均匀性，起源于由捕获势的限制，产生独特的涡旋动力学耦合与凝聚体的集体激发。测量集体模式的频率是阐明涡旋态特征的精确工具。本文的主要内容包括涡旋的形成机制、平衡性质、单个涡旋的动力学以及快速旋转凝聚体中涡旋晶格的动力学。
2008-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Half-quantized Non-Abelian Vortices in Neutron $^3P_2$ Superfluids inside Magnetars
指出在磁场大于$3 \times 10^{15}$ Gauss的磁星内核中，旋转中子$^3P_2$超流体中存在半量子化的非阿贝尔涡旋作为最低能态，而在磁场较小的普通中子星中则不存在半量子化的非阿贝尔涡旋.一个整数涡旋分裂成两个半量子化涡旋。涡的数量约为$10^{19}$，对于典型参数，它们在涡格中分离约为$μ$ m，而涡核尺寸约为10-100 fm。它们是以非阿贝尔第一同伦群为特征的非阿贝尔涡旋，因此当两个对应于非对易元素的涡旋碰撞时，它们之间必然会产生一个梯级涡旋，这意味着在磁星的核内会形成一个纠缠的涡旋网络。我们发现，在显示反铁磁性，其典型的幅度约为$10^{8-9}$高斯，这是10倍大于整数涡旋的涡核中的自发磁化，当外部磁场沿涡线存在。
2016-02-23 astro-ph.HE cond-mat.other hep-th
On the dipole moment of quantized vortices generated by flows
非均匀超流系统的极化电荷$ρ$表示为序参量$Φ({\mathbf{r}_{1}},{\mathbf{r}_{2}})$的函数。结果表明，当序参量随宏观距离变化时，极化电荷${{ρ}_{pol}}$与$A{{\nabla }^{2}}n$成正比，极化电荷$\mathbf{P}$与$A\nabla n$成正比，其中$n$为体系的密度.对于非相互作用的原子的比例系数$A$是独立的密度，并在相互作用的存在下$A$是成比例的$n$。玻色气体密度的变化被发现在存在的流动$\mathbf{w}={\mathbf{v}_{n}}-{\mathbf{v}_{s}}$通过旋涡。研究发现，超流膜中的涡旋在膜上方产生一个电势。该势具有偶极子势的形式，允许将偶极矩分配给涡旋。偶极矩是两项之和，第一项与相对流速$\mathbf{w}$成比例，第二项与$\left[ \mathbf{κ}\times \mathbf{w} \right]$成比例，其中$\mathbf{κ}$是涡流环量。
2015-12-15 cond-mat.other
Visualization of Kelvin waves on quantum vortices
在超流氦中，涡旋是量子化的，并被限制在线状的相位奇点上，称为量子或量子化涡旋。通过对超流$^{4}$ He中亚微米冻结粒子运动的可视化研究，我们首次直接观察到量子化涡旋重联后激发的螺旋Kelvin波。我们比较的数据与自相似的解决方案的涡丝模型。我们在流体动力学视频中报告了结果。
2012-10-18 cond-mat.other physics.flu-dyn
Coupled dynamics of quantized vortices and normal fluid in superfluid $^4$He based on lattice Boltzmann method
采用基于涡丝模型（VFM）和格子玻尔兹曼方法（LBM）的数值方法，研究了有限温度下超流$^4$ He中量子化涡旋与正常流体的耦合动力学. LBM允许我们仅使用局部操作来模拟流体流动，即，而不是直接求解Navier-Stokes（NS）方程;流体流被认为是晶格网格上的位置之间的介观粒子的对流。虽然He II的双流体性质使其流动复杂，但LBM中正常流体的颗粒状处理显着降低了复杂性。我们确认，通过比较直接NS模拟得到的结果，所提出的数值方法再现特征流结构。我们还表明，所提出的计算方法是适合的热逆流模拟与固体边界阐明热边界层附近的加热器在一个封闭的通道。
2021-10-14 cond-mat.other physics.flu-dyn
Magnetic Properties of Quantized Vortices in Neutron $^3P_2$ Superfluids in Neutron Stars
我们讨论了中子$^3P_2$超流体中的量子化涡旋，它被认为是在高密度中子物质如中子星中实现的。利用$^3P_2$超流体的Ginzburg-Landau自由能，我们确定了在无外磁场和有外磁场情况下的基态，并在无外磁场和有外磁场情况下沿涡旋轴（极向）或角向（环向）数值构造了$^3P_2$量子化涡旋.我们发现，在某些情况下的自发磁化的涡核，其典型的幅度约为$10^{7-8}$高斯，但在中子星的净磁场是可以忽略不计的，因为在一个涡旋晶格的比例的涡核大小$\sim 10$ fm和涡间距离$\sim 10^{-6}$ m。
2015-12-07 astro-ph.HE cond-mat.other hep-ph
Scattering length of Andreev reflection from quantized vortices in $^3$He-$B$
热准粒子在量子化涡旋中的Andreev反射是研究低温$^3$ He- $B$中量子湍流的重要手段。我们重新审视的Andreev反射问题，从孤立的，直线涡线。对于准粒子激发的碰撞参量，定义为最接近涡核的距离，不超过某个任意值，$b$，我们精确地计算了反射分数的总通量的激励入射在垂直于涡线的方向上的涡。然后，我们精确地定义和计算散射长度，即单位长度涡线的散射截面，作为$b$的函数。我们还定义和计算的散射长度进行热激发的能量通量，并从一个（小）的温度梯度产生的净能量通量，并分析这些散射长度对温度的依赖性。
2015-04-30 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
The journey of hydrogen to quantized vortex cores
超流氦中的奈米级氢粒子追踪量子化涡旋的运动。这提供了一种可视化超流体中湍流的方法。在这里，我们追踪氢从气体到冻结粒子的演化，这些冻结粒子向量子化涡旋的核心迁移。不仅干预过程本身很有趣，而且更好地理解它们会导致更多揭示性的实验。
2012-09-19 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Dynamics of quantized vortices moving towards reconnection
本文的主要目标是调查数字的量子化涡环的动力学，在有限温度下的重联之前，当相互摩擦本质上改变线的演变。模型建立在涡丝法的基础上，采用全毕奥-萨伐尔方程。研究发现，涡的初始位置和温度强烈影响两个涡环的尖端之间的最小距离$δ(t)$的时间依赖性。特别是，在某些情况下，涡环的收缩和崩溃，由于相互摩擦发生早于重联，从而取消后者。然而，这种关系采取通用平方根的形式$δ\left(t\right)=\sqrt{\left(κ/2π\right)\left(t_{*}-t\right)}$在距离小于一个，满足施瓦茨准则，当非本地的贡献毕奥-萨伐尔方程变得约等于本地的贡献。在“宇宙”中，涡旋的最近部分形成一个具有角度的类螺旋结构，该角度也不依赖于细丝的初始构型和温度。
2016-02-18 cond-mat.other cond-mat.soft
Motion of vortex ring with tracer particles in superfluid helium
最近在超流氦中进行的量子湍流实验利用小的示踪粒子来跟踪量子化涡旋的运动，确定速度统计和可视化涡旋重连。这种可视化技术的问题在于它可能改变其可视化的湍流。为了解决这个问题，我们导出并求解了包含一定数量的被困在涡核上的粒子的量子化涡环的运动方程，从而导出了一个定量判据，以确定被困在量子化涡中的小粒子在何种程度上影响涡的运动。最后，我们应用该标准，最近的一个实验。
2009-05-29 cond-mat.other
Superdiffusion of quantized vortices uncovering scaling behavior of quantum turbulence
Kolmogorov的5/3定律等通用标度律是经典流体湍流研究的里程碑式成就。对于量子流体，如原子玻色-爱因斯坦凝聚体、超流氦和超流中子星，湍流也可以存在于演化的量子涡旋线的混沌缠结中。然而，由于缺乏合适的实验工具来直接探测涡旋缠结运动，到目前为止，很少有人知道可能的标度律，表征量子流体湍流（QT）中的涡旋的速度相关性和轨迹统计。获得这些知识可以大大有利于QT的高级统计模型的开发。在这里，我们报告了一个实验，在超流$^4$他的旋涡纠缠装饰与固化氘示踪粒子。在实验条件下，这些示踪剂遵循的运动的旋涡，我们观察到一个明显的超扩散的旋涡。我们的分析表明，这种超扩散不是由于莱维飞行，即，长距离跳，已知是负责随机步行者的超扩散。相反，一个以前未知的幂律缩放的涡速度的时间相关性被发现的原因。这一发现可能会激发未来对QT中隐藏标度律的研究。
2021-01-06 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Vortices in Quantum Röntgen Effect
应用$ϕ$ -映射拓扑理论，对量子伦琴效应中涡旋的性质进行了深入的研究。得到了涡量的显式表达式，其中$δ$函数表明涡只能起源于$ϕ$的零点，而相应磁单极子的磁通量用Hopf指数和Brouwer度量子化.讨论了涡线的演化。得到了稳定涡线上约化的动力学方程和守恒的动力学量。
2007-04-17 cond-mat.other
Quantized Vortices Mediated Annealing
复杂的物质场格子模型是一个普遍存在的物理模型，它直接联系到许多普遍的自旋模型。然而，寻找这种模型的基态的最一般的相互作用的晶格位置之间是一个NP-难的问题。基态的知识对于从量子退火到预测新材料和理解自旋玻璃的行为的应用范围是至关重要的。在这里，我们展示了如何让量子化的准三维涡环通过系统的耗散淬火动力学过程中，帮助它找到它的基态。这种量子化的涡旋介导退火（QVMA）是通过引入和动态改变晶格位置之间的耦合，影响介质的局部维数或改变缺陷的局部迁移率。通过分析QVMA在强玻璃态系统上的性能，我们证明了QVMA是一种高效的物理增强计算模式。
2021-09-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Dynamics of pinned quantized vortices in superfluid $^4$He in a microelectromechanical oscillator
本文数值模拟 MEMS 振荡器中超流 $^4$He 的钉扎量子涡旋动力学，揭示 Kelvin 波共振、涡旋缠结抑制及阻尼力来源。
2023-10-26 cond-mat.other physics.flu-dyn
Quantized vortices in two dimensional solid 4He
采用固定相位方法，利用阴影路径积分基态方法研究了二维固体4 He量子化涡旋系统的对角和非对角性质.所选择的近似相位诱导标准Onsager-Feynman流场。在这种近似中，涡旋作为一个静态的外部势和由此产生的哈密顿量可以精确地处理与量子蒙特卡罗方法。涡核被发现坐在一个填隙网站和一个非常弱的松弛的晶格位置远离涡核的位置已被观察到。此外，其他性质，如静态结构因子中的布拉格峰或空位行为，受涡旋存在的影响很小。我们还计算了完整和有缺陷的~ 4 He晶体中的单体密度矩阵，发现涡旋对密度矩阵的非对角长程尾没有明显的影响。在假设的Onsager Feynman相位内，我们发现量子化的涡旋不能自我维持，除非已经存在像位错存在时那样的凝聚。回流是否会改变这一结论还有待研究。
2011-11-08 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Bathtub vortex in superfluid $^4$He
本文研究了超流$^4$ He中宏观抽吸流的结构。在这项研究中，我们主要分析的量子化涡束的结构，似乎在这样的系统中发挥重要作用。我们的研究是由大坂市立大学的一个研究小组最近进行的一系列实验[Yano $\textit{et. al.}$，J. Phys. Conf. Ser. $\textbf{969}$，012002（2018）]激发的;他们在超流$^4$ He中使用转子创建了吸入涡流。他们还报告说，高达$10^4$的量子化涡流在旋转流的中心区域积累。在这种宏观流动中的量子化涡被假定为形成束结构，然而，其机制尚未得到充分的研究。因此，我们规定了一个宏观的吸流正常流体和讨论的演变的巨涡（$\textit{i.e.}$，一个循环量子数超过1）和一束单量子化的漩涡从少量的种子涡。然后，使用数值模拟，我们讨论了几种可能的特征结构的束在这样的流，我们建议，在实验中的实际稳态束结构可以通过测量扩散常数的涡束后，宏观正常流已被切断验证。通过应用超流$^4$ He系统的广泛知识，我们阐明了一种新的宏观超流流动类型，并确定了一种新的量子化涡旋结构。
2020-12-23 cond-mat.other physics.flu-dyn
Characterization of reconnecting vortices in superfluid helium
当两个漩涡交叉时，它们中的每一个都会分裂成两部分，并将一部分交换为另一部分。这个过程称为涡旋重联，发生在经典和超流体中，也发生在磁化等离子体和超导体中。我们提出了超流氦中量子化涡旋之间重联的第一个实验观测结果。我们通过对量子化涡核上捕获的微米级固体氢粒子进行成像（Bewley GP，Lathrop DP，Sreenivasan KR，2006，Nature，441：588），并通过从反冲粒子群的运动中推断重连的发生来做到这一点。我们表明，在刚刚重新连接的涡线上分离粒子的距离随时间按幂律增长。标度指数的平均值约为1/2，与涡旋的标度不变演化一致。
2008-01-18 cond-mat.other cond-mat.supr-con
Dynamical backaction in nanoscale superfluid electromechanics
Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学物理学院）
本研究开发耦合第四声声学谐振与超导LC谐振电路的机电系统，演示相关效应并实现对量子涡旋的探测，为纳米尺度超流机电学中量子涡旋的研究提供了新方法。
2026-09-01 cond-mat.other cond-mat.supr-con
Stability of coreless vortices in ferromagnetic spinor Bose-Einstein condensates
研究了在三维光学势和Ioffe-Pritchard场作用下，自旋为1的无旋玻色-爱因斯坦凝聚体中无核涡旋的能量和动力学稳定性。通过求解相应的Bogoliubov方程，研究了定常涡旋态的稳定性。我们证明了对应于轴对称定态的准粒子激发可以看作是轴向角动量的本征态。我们的研究结果表明，无芯涡状态可以发生作为局部或全球最小的凝聚能量或成为能量或动力学不稳定的Ioffe-Pritchard场的参数。实验上最相关的无核涡旋状态包含一个双量子化的涡旋在超精细自旋组件之一原来有非常非平凡的稳定区域，特别是准周期的动态不稳定区域，对应于分裂的双量子化的涡旋。
2007-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Two-Way Coupled Dynamics of Quantized Vortex Bundle Formation in Spatially Periodic Normal-Fluid Turbulence
Keio University（庆应义塾大学）；Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
该研究通过双向耦合模拟揭示超流体⁴He中量子涡旋在正常流体湍流中受相互摩擦驱动成束的机制，明确涡束寿命的关键影响因素，确立双流体多尺度涡旋组织的统一机制。
2026-10-15 cond-mat.other cond-mat.supr-con physics.flu-dyn
Comment on "Reconnection of quantized vortex filaments and the Kolmogorov spectrum"
在本评论中，我们想强调的是，在Phys. Rev. B 90，104506（2014）中，计算的能谱仅考虑了小相互作用（交叉）项，此外，该项仅在两个涡旋重新连接的瞬间计算。大部分动能包含在具有$1/k$特征光谱的自能项中。如果考虑到这一点以及随时间的附加平均值，则所建议的Kolmogorov型$k^{-5/3}$谱在包含这两项的动能谱中可能不可见。因此，我们发现，在超流体中的柯尔莫哥洛夫谱产生的旋涡的重联的建议误导。
2015-03-16 cond-mat.other physics.flu-dyn
Excimers He2* as Tracers of Quantum Turbulence in 4He in the T=0 Limit
研究了零温极限下超流$_2^*$ He中亚稳态准分子与量子化涡旋的相互作用。通过旋转或离子注入产生涡流。在0. 1bar和5. 0bar的压力下，量子化涡旋上分子的捕获直径分别为$96\pm6$，nm和$27\pm5$，nm.我们还证明了一个运动的漩涡缠结可以携带分子通过超流氦。
2013-05-01 cond-mat.other cond-mat.supr-con physics.flu-dyn
