論文の概要: Quantum Turbulence Across Dimensions: Crossover from two- to three-dimension
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.06133v3
- Date: Fri, 07 Mar 2025 12:54:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-10 12:20:12.225172
- Title: Quantum Turbulence Across Dimensions: Crossover from two- to three-dimension
- Title（参考訳）: 量子乱流対次元:2次元から3次元への交差
- Authors: Weican Yang, Xin Wang, Makoto Tsubota,
- Abstract要約: 本研究では,量子乱流(QT)のポテンシャル場における動的遷移について検討する。
この遷移はケルビン波の励起と密接に関連している。
遷移領域では、崩壊速度と渦クラスター相関関数の連続的な変動を観測する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.852613028421959
- License:
- Abstract: We investigate the dynamic transition of quantum turbulence (QT) in a confined potential field as the system evolves from purely two-dimensional (2D) to quasi-two-dimensional, and ultimately to three-dimensional (3D), by fixing the lateral dimensions of the trapping box while varying its height. In the 2DQT, distinct Onsager vortex cluster formation and inverse energy cascade are observed, while 3DQT exhibits a direct energy cascade consistent with the Vinen turbulence decay rate, which display striking differences. By systematically altering the system height, we explore how dimensionality drives the differentiation of turbulence types and find that this transition is closely related to the excitation of Kelvin waves. Kelvin waves not only introduce additional dissipation mechanisms but also serve as mediators for direct energy transfer across scales. When the wavelength of the permitted Kelvin waves exceeds the critical size of vortex clusters, turbulence begins transitioning to 3D type, culminating in fully developed 3DQT at the characteristic scale. In the transitional region, we observe continuous variations in the decay rate and vortex cluster correlation functions.
- Abstract（参考訳）: 本研究は, 量子乱流(QT)の準2次元(2次元)から準2次元(3次元)へ系が進化するにつれて, 量子乱流(QT)の動的遷移を, 高さを変化させながらトラップボックスの側方次元を固定することにより検討する。
2DQTでは、異なるOnsager渦クラスターの形成と逆エネルギーカスケードが観察され、3DQTはVineの乱流崩壊速度と一致する直接エネルギーカスケードを示し、顕著な差を示す。
システムの高さを体系的に変化させることで、次元が乱流型の分化をいかに駆動するかを探求し、この遷移がケルビン波の励起と密接な関係があることを見出した。
ケルビン波は、追加の散逸機構を導入するだけでなく、スケール間の直接エネルギー移動の媒介物質としても機能する。
許容されるケルビン波の波長が渦クラスターの臨界サイズを超えると、乱流は3Dタイプに遷移し始め、特性スケールで完全に発達した3DQTとなる。
遷移領域では、崩壊速度と渦クラスター相関関数の連続的な変動を観測する。
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