通过量子气体和非线性光学之间的类比,用光观察流体力学现象

来自耶拿大学、特伦托大学和伯明翰大学的Friedrich-Schiller-University耶拿大学、特伦托大学和伯明翰大学的一组研究人员开发了一种“听”光流中产生的声音的方法。在发表在《物理评论快 》(Physical Review Letters)杂志上的论 中,该小组描述了他们的工作,以及它可能作为一种研究流体的新方法的用途。

先前的研究表明,在正常情况下,光沿直线传播,不受其他光线的影响。在这项新的努力中,研究人员创造了一个系统,在这个系统中,光脉冲相互作用,它们共同的行为方式表明了超流体。

该团队的工作包括建造一种能够模拟流体行为的设备——一种不会因为摩擦而变慢的流体——然后通过聆听产生的“声音”来测试它。该装置由纤维电缆制成,以一种允许使用“合成”维度的方式,将时间自由度作为空间自由度的替代。 格是由两对不同尺寸的电缆组成的,然后用分束器将它们连接在一起。然后一个光脉冲会被分离出来,结果会通过两个回路发送出去。在这样的安排下,光通过短环的速度要快于通过长环的速度,因此两个脉冲将会相互时间差,子间隔起到有效空间位置的作用。然后,该团队将多个环对连接在一起,创建一个 格。在这种情况下,多个光脉冲重叠在一个给定的环路中,这样做,改变了系统的行为,从模拟气体到模拟超流体。

然后,当光像液体一样穿过系统时,研究人员测量了系统产生的“声音”的“速度”。在他们的系统中,“声音”用在合成维度中传播的波来表示。因此,他们的速度测量实际上是对通过 格传播的模拟波纹的测量——这与流体力学理论一致,表明他们的方法是按照预期工作的。该团队还测试了将模拟物体拖过系统的可能性。他们认为他们的方法可以作为研究流体行为的一种新方法。

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