來自Skoltech的研究人員和他們來自英國的同事已經成功地在相互作用的偏振子凝聚物中創造了一個穩定的巨大漩渦，解決了量化流體動力學中的一個已知挑戰。這些發現為創造獨特結構的相干光源和探索獨特極端條件下的多體物理學提供了可能性，這篇論文發表在《自然通訊》雜誌上。
在流體力學中，旋渦是流體圍繞一個點（二維）或一條線（三維）旋轉的區域；你顯然在你的水槽中看到過的旋渦，或者在飛行時可能以湍流的形式感受到過。量子世界也有旋渦：量子流體的流動可以創造一個區域，在這個區域里粒子圍繞着某個點持續旋轉。這種量子漩渦的原型特徵是其在漩渦核心的奇異相位。
斯克爾科技大學教授納塔利婭·貝羅夫和帕夫洛斯·拉古達基斯及其同事研究了由極子 – 半光（光子）和半物質（電子）的奇特混合量子粒子在合適的條件下形成的旋渦。他們正在尋找一種方法，在這些具有高角動量值的偏振子流體中創造旋渦（即讓它們快速旋轉）。這些旋渦，也被稱為巨型旋渦，一般來說是很難獲得的，因為它們在其他系統中往往會分解成許多角動量低的小旋渦。
創造穩定的巨型旋渦表明，非平衡（開放）量子系統，如偏振子凝聚物可以克服其熱力學平衡對應物的一些嚴重限制，如冷原子的玻色-愛因斯坦凝聚物。對量子流體渦度的控制可以為模擬微觀世界的重力或黑洞動力學打開新的視角。此外，偏振子凝結物不斷發射光子，這些光子攜帶着渦流的所有錯綜複雜的信息，這可能成為光學數據存儲、分配和處理的重要應用。
研究人員一直致力於使用相互作用的偏振子凝聚物作為候選物來模擬一個被稱為XY模型的平面矢量模型。他們意識到，當多個凝聚體被排列成一個具有奇數頂點的規則多邊形時，整個系統的基態可以對應於沿多邊形邊緣的粒子電流。通過從三角形、五邊形、七邊形等等，電流旋轉的速度越來越快，形成了一個角動量不同的巨大漩渦。
“沿着我們多邊形的周邊形成穩定的順時針或逆時針的極子電流，可以被認為是凝結物之間幾何挫折的結果。凝聚體之間的相互作用就像希望彼此反相的振蕩器。但是一個奇數的多邊形不能滿足這種相位關係，因為它的旋轉對稱性，因此偏振子解決了下一個最好的東西，即旋轉的電流，”第一作者TaMSIn Cookson說。
“這是一個非常好的示範，說明極子可以提供一個非常靈活的沙盒來探測自然界的一些更複雜的現象。我們在這裡展示的是一個與黑洞有很多共同特徵的系統，它仍然在發射，如果你願意的話，也可以是一個白洞！” 拉古達基斯教授補充說。