論文の概要: Swimming against a superfluid flow: Self-propulsion via vortex-antivortex shedding in a quantum fluid of light
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.09028v1
- Date: Tue, 09 Dec 2025 19:00:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-11 15:14:53.274475
- Title: Swimming against a superfluid flow: Self-propulsion via vortex-antivortex shedding in a quantum fluid of light
- Title（参考訳）: 超流動に対するスイミング:光の量子流体中の渦対渦シェディングによる自己推進
- Authors: Myrann Baker-Rasooli, Tangui Aladjidi, Tiago D. Ferreira, Alberto Bramati, Mathias Albert, Pierre-Élie Larré, Quentin Glorieux,
- Abstract要約: 有限質量移動不純物が流れている2次元の正方形超流動に浸漬された場合、超流動電流に対して再コイル可能であることを示す。
この自己推進は、下流の量子化された渦対と反渦対の周期的な放出によって達成される。
本研究は, 量子流体における内部エネルギー散逸と, アクティブ・マッター系における自己推進の概念とを基礎的に結びつけるものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A superfluid flows without friction below a critical velocity, exhibiting zero drag force on impurities. Above this threshold, superfluidity breaks down, and the internal energy is redistributed into incoherent excitations such as vortices. We demonstrate that a finite-mass, mobile impurity immersed in a flowing two-dimensional paraxial superfluid of light can \textit{swim} against the superfluid current when this critical velocity is exceeded. This self-propulsion is achieved by the periodic emission of quantized vortex-antivortex pairs downstream, which impart an upstream recoil momentum that results in a net propulsive force. Analogous to biological systems that minimize effort by exploiting wake turbulence, the impurity harnesses this vortex backreaction as a passive mechanism of locomotion. Reducing the impurity dynamics to the motion of its center of mass and using a point-vortex model, we quantitatively describe how this mechanism depends on the impurity geometry and the surrounding flow velocity. Our findings establish a fundamental link between internal-energy dissipation in quantum fluids and concepts of self-propulsion in active-matter systems, and opens new possibilities for exploiting vortices for controlled quantum transport at the microscale.
- Abstract（参考訳）: 超流体は臨界速度以下で摩擦なく流れ、不純物にゼロの抵抗力を示す。
このしきい値を超えると超流動性は崩壊し、内部エネルギーは渦のような不整合励起に再分配される。
この臨界速度を超えると、有限質量移動不純物が光の2次元半軸超流動に浸漬され、超流動電流に対して「textit{swim}」となることを示す。
この自己推進は、量子化された渦対と反渦対を下流に周期的に放出することで達成される。
不純物は、覚醒の乱流を利用して努力を最小限に抑える生物学的システムと類似して、この渦のバックリアクションを移動の受動的メカニズムとして利用している。
質量中心運動に対する不純物ダイナミクスの低減と点渦モデルを用いて, 不純物形状と周辺流速に依存するメカニズムを定量的に記述する。
本研究は, 量子流体における内部エネルギー散逸とアクティブ・マター系における自己推進の概念との基本的な関係を確立し, マイクロスケールで制御された量子輸送のために渦を利用する新たな可能性を開く。
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