补充资料：量子涡旋

量子涡旋
Quantized vortices

验中，观测到了有确切定义的标准模式O，并与人们预期的一致，因为单个涡旋的有效张力很小．所以这 1毫米P——————一些力学测量通常都涉及包含许多线的系统。然而．某些进展是通过测量单线的很小的角动量获得的。●●●●当装有超流4He的柱形容器绕其轴旋转时，就出现了这些稳定的涡旋态。当转速增加时[从(a)到(1)]，出现 了越来越多的涡旋，图样也越来越复杂 应用离子探查涡旋50年代后期，人们发现液氦中的电子形成微小的泡．而且这些泡被涡旋芯捕获．但可沿着线相当自由地运动。这些电子泡常常被看成离子，是探查量子涡旋的有效工具之一。涡旋的定量性质的最精确的定量的证明来自下述发现：在低温(低于O．5K)下，一个迅速运动的离子可能产生一个涡旋环。这些环完全像经典的烟环一样运动，除非环流x等于IIl／m(可差1％)。 测定单个涡旋线研究者已能使用离子去检测单个量子涡旋线。在一个实验中用离子使旋转容器中的涡旋带电，接着测量被捕获电荷的量。当容器由静止缓慢加速时，被捕获的电荷作为转速的阶梯函数增加。这表明，超流体是以一系列的量子台阶进入旋转状态的。 借助于发展了的离子技术，可将被捕获的离子拨出涡旋线的顶端，加速并聚焦在磷光屏上。因此，屏上产生的磷光形状便是涡旋与液体半月形面接触处的图。下图展示了几张用磷光信号曝光的稳定涡旋状态图，涡旋的形状与理论预言一致。 氦3中的涡旋和中子星尽管只在超流‘He中研究了量子涡旋．但可以期望，在超流3He中也会发现它们。因为3He超流的存在温度比‘He超流的低3个数量级．所以相应的实验更难以完成。除了氦同位素之外，还可能存在其他量子液体。例如，人们相信，中子星内部充满了致密的超流体。因为这些遥远的客体是旋转着的，所以它们内部应该充满着量子涡旋。尽管科学家无法完成中子超流的实验室实验．但这类星的运动本身就提供了某些关于其内部的信息。确实，科学家已能解释中子星的基于其内部量子涡旋的若干运动性质。 因为量子涡旋应普遍出现在所有超流系统中，所以随着更多奇异超流系统的发现。可望在这个领域开展更多的研究。参阅“液氯”(1iquid helium)和“超流”(super。fluidity)各条。 [帕卡德(R．E．Packard)撰]最子涡旋(quantized vortices) 温度低于2.17K时液氦(咯He)一类的超流体显示出的一种流。涡旋一词指的是类似旋涡的样子:流体绕中心线做圆周运动，速度反比于至中心的距离。涡旋的强度取决于环流K，后者是速度沿任何围绕中心线的路径的线积分。对于普通涡旋，K可以取任何值，而对于超流涡旋，‘只能取普朗克常量h除以m的整数倍，其中m是氦原子质量，表示量子化涡旋线。尽管h和m是微观(即原子)量，但比值h/m是比较大的，约为10一3厘米2/秒。参阅“涡旋”(vortex)条。 理论早在1949年，人们就从理论上指出了存在量子涡旋的可能性。超流体可以用宏观(即大尺度)量子力学波函数沪来描述。此波函数表超流体为

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