Fizik araştırmacıları, bir akışkanın karmaşık, kaotik hareketi olan türbülansın kapsamlı bir açıklamasını yapmak için bir yüzyıldan fazla zaman harcadılar. Cambridge Üniversitesi’nden Maciej Gaka ve meslektaşları, bir kuantum gazında türbülansın başlangıcını görerek ve yaklaşık 100 ms’lik bir süre boyunca gelişimini izleyerek şimdi bu yönde ilerleme kaydettiler. Bu keşif, araştırmacıların okyanus dalgalarından yıldızların çekirdeklerine kadar çeşitli sistemlerde görülen türbülans alanındaki çözülmemiş sorunları çözmelerine yardımcı olabilir.
Gaka ve çalışma arkadaşları, potasyum atomlarından oluşan bir bulutu 1 K’den daha az bir sıcaklığa kadar soğuttuktan sonra lazerler kullanarak 2 boyutlu bir krep haline getiriyorlar. Ardından, Gaka’nın bir gitar telini koparmaya benzettiği sistemi harekete geçirerek temel modunda titreşmesini sağlıyorlar, böylece yoğunluğu sistemin destekleyebileceği en uzun dalga boyunda salınıyor.
Enerji gazın içinden aktıkça, ilk uyarım dalga boyunun hızla azaldığını ve daha kısa dalga boylarının ortaya çıkmaya başladığını keşfettiler. Bu daha kısa dalga boyları ilk olarak krepin tek ekseni boyunca salınır. Ancak, enerji yaklaşık 10 ms sonra her yöne dağılmaya başlar. Türbülans geliştikçe, bu değişiklik gazın temiz salınımlarını siler ve yoğunluk modellerinin daha düzensiz görünmesine neden olur.
Çeşitli akışkanlardaki türbülans bilim insanları tarafından incelenmiş olsa da, Gaka bu çalışmaların çoğunun sadece sistemin son durumunu gözlemleyebildiğine dikkat çekiyor.
Bir kuantum gazı ile türbülans, gazın ilk uyarılmasından tamamen gelişmiş kaotik davranışına kadar tüm ilgili uzunluk ve zaman ölçeklerinde yakalanabilir. Gaka’ya göre, “Kuantum gazları [türbülans] konusunda görece yeni sayılırlar.”
Onları bu tip araştırmalarda kullanabiliriz. Böylece bu fenomenin yeni bir şekilde anlaşılmasına ışık tutacaklarını düşünüyoruz.
Kaynak: physics.aps.org/articles/v15/s151 – Katherine Wright
