全息方法中的量子湍流主动正常流体反馈
Active normal-fluid feedback in quantum turbulence from holography
- Technion（以色列理工学院）
- Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）
- University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
- Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学杭州高等研究院）
- Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）
- Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本古里安大学）
- Hainan University（海南大学）
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AI总结：
该研究通过全息对偶方法模拟量子湍流中的主动双流体动力学，揭示了正常流体速度统计的非高斯尾部和各向异性，并确立了全息框架作为第一性原理工具。
AI中文摘要：
双流体模型为超流体提供了一个强有力的唯象框架，其中各组分通过涡旋诱导的相互摩擦相互作用。在这种耦合的双流体系统中的量子湍流已成为低温物理学的核心主题。然而，离散涡旋线与连续介质描述之间的根本不相容性，历史上迫使人们依赖唯象参数。在这里，我们提出了对这种主动双流体动力学的从头算全息模拟。使用一个完全反作用的引力模型，我们在没有经验输入的情况下，内在地包含了互易动量交换和有限温度耗散。对比连续驱动和自由衰减的湍流，我们揭示了正常流体速度统计中显著的非高斯尾部和空间各向异性，这些直接源于动态量子化涡旋的反作用。提高温度抑制了正常流体速度波动，尽管增加了涡旋密度。这种抑制被明确地追溯到超流体凝聚体的热耗竭。我们的结果确立了全息对偶作为量子湍流的严格第一性原理框架，揭示了正常流体在远离平衡时的主动作用，并为正在进行的冷原子和超流体实验提供了预测。
英文摘要：
The two-fluid model provides a powerful phenomenological framework for superfluids, where components interact through vortex-induced mutual friction. Quantum turbulence in such coupled two-fluid systems has become a central theme in low-temperature physics. However, the fundamental incompatibility between discrete vortex-line and continuum descriptions has historically forced reliance on phenomenological parameters. Here, we present an ab initio holographic simulation of this active two-fluid dynamics. Using a fully backreacted gravitational model, we intrinsically incorporate reciprocal momentum exchange and finite-temperature dissipation without empirical inputs. Contrasting continuously driven and freely decaying turbulence, we uncover pronounced non-Gaussian tails and spatial anisotropy in the normal-fluid velocity statistics, arising directly from the dynamical quantized vortex backreaction. Raising the temperature suppresses normal-fluid velocity fluctuations despite increasing the vortex density. This suppression is unambiguously traced to the thermal depletion of the superfluid condensate. Our results establish holographic duality as a rigorous first-principles framework for quantum turbulence, revealing the active role of the normal fluid far from equilibrium and yielding predictions for ongoing cold-atom and superfluid experiments.
