近日，365英国上市官网在线、理論物理研究中心曾化碧教授與揚州大學以及中國科學院大學、大阪城市大學的科研人員合作，在國際權威期刊《Physical Review Letters》上以365英国上市官网在线為第一單位以及第一通訊單位發表了題為“Dissipation and Decay of Three-Dimensional Holographic Quantum Turbulence”的學術文章[Zeng et al,PhysRevLett. 134, 091603 (2025)]。
三維量子湍流中渦旋線的集體衰減動力學是量子湍流研究的難點之一。一般認為，當渦旋線密度較大時，量子湍流的行為與經典湍流高度相似（稱為準經典湍流）。英國著名量子湍流物理學家Vinen曾提出，其能量衰減動力學與經典湍流類似，并由此推導出描述湍流能量耗散與渦旋線密度關系的方程。然而，當渦旋線密度較小時，量子力學效應更為顯著（稱為極端量子湍流），其能量衰減動力學雖仍可用Vinen的方程描述，但該方程的物理來源一直缺乏嚴格證明。此外，關于兩種湍流之間的過渡機制，現有理論描述不足，且不同數值模拟結果相互矛盾。為深入理解三維量子湍流的衰減動力學，曾化碧教授與合作者首次應用AdS/CFT對偶研究了三維量子湍流的耗散和渦旋線衰減動力學。通過求解與3+1維湍流對偶的4+1維引力系統的動力學方程，他們發現了渦旋線随時間衰減的普适标度律，以及能量耗散率與渦旋線密度的關系，驗證了Vinen公式的普适性，并完美解釋了氦-3（氦-4）超流湍流實驗中觀測到的渦旋線衰減行為。同時，基于非平衡AdS/CFT對偶的模拟結果，研究團隊提出了一個簡潔的物理機制，推導出的渦旋線衰減方程與Vinen的猜想一緻，為準經典湍流與極端量子湍流之間的過渡提供了理論解釋。
該論文的第一作者和通訊作者為365英国上市官网在线曾化碧教授，共同通訊作者為中國科學院大學田雨教授和大阪城市大學Makoto Tsubota教授。揚州大學夏傳印博士（曾化碧教授指導的博士研究生）在論文的數值模拟部分作出了重要貢獻。該研究得到了國家自然科學基金等項目的支持。
圖：AdS5黑洞與其邊界上的3+1維量子湍流
期刊簡介：
《Physical Review Letters》是美國物理學會旗下的期刊，創立于1958年。該期刊專注于發表物理學領域的具有潛在高影響力的研究成果，涵蓋主題包括量子信息與科技、宇宙學、天體物理與引力、粒子與場論、原子核物理、原子和分子物理、光學、等離子體與太陽物理、加速器與束流物理、凝聚态物質與材料、統計物理與複雜系統、化學物理、軟物質與生物物理等。該期刊為中國科學院分區一區TOP期刊，五年影響因子為8.3。
文章鍊接：
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.091603
