教授将以125万美元的Gordon和BettyMoore基金会资助研究超流氦

当物质的温度接近绝对零时，一种不同类型的物理学会接管。而不是经典物理学——你在高中学到的物理学——量子物理学支配着它的行为。

例如，氦通常是一种气体，但是当氦的同位素被冷却到非常低的温度时，它就会变成一种称为超流氦的量子液体。量子液体以不同寻常的方式表现，似乎爬上梯度或形成薄涡管，超流体在涡管周围流动而没有摩擦。

FAMU-FSU 机械工程副教授 Wei Guo 研究超流氦。戈登和贝蒂摩尔基金会通过其实验物理研究计划，在五年内向郭授予了 125 万美元的赠款用于研究这种量子流体的特性。他是 FSU 第一位获得基金会资助的研究员。

“这是一个令人兴奋的机会，可以开发新的方法来研究这种迷人的物质形式，”郭说。“我的团队正在计划的研究将导致对基本量子物理学问题的新见解，还将产生在湍流模型测试中具有巨大实际意义的数据。”

郭是来自全国各地的 16 名研究人员之一获得实验物理研究基金会的资助。

“这些人提出的实验的广度和科学大胆令人震惊和鼓舞人心，”实验物理调查员倡议项目主任西奥多霍达普说。“这些科学家的创造力和能力也令人惊叹。”

这笔资金将支持两个项目。在第一个项目中，郭将领导开发一种能够使一滴氦气悬浮，然后从液滴中去除蒸汽的设施，这将其温度降低到几乎绝对为零，从而将其转变为超流体。这种深度冷却通常是通过一种称为稀释制冷机的昂贵设备来实现的。但是这些机器通常需要容器来容纳液氦，这限制了液体的运动，并且还可以将涡流管固定在容器壁上。使用悬浮液滴可以避免这些问题。

通过快速旋转或冷却液滴，研究人员可以在液滴内产生涡流。添加示踪粒子将使他们能够跟踪涡旋的形成和运动，让他们更好地了解超流氦中湍流运动的特性。

对于第二个项目，郭的团队将建造一条隧道来观察液氦内部的湍流。正如科学家和工程师使用风洞来观察飞机或潜艇模型上的气流一样，郭的团队可以使用风洞来观察不同物体上液氦的流动。由于液氦的粘度比空气的粘度低约 1000 倍，因此隧道可以产生高度湍流，模拟大型飞机和潜艇在自然环境中产生的真实流动。

另一个优点是可以使用超导磁体来悬浮隧道内的物体，而无需使用任何支撑结构。这些支撑结构会产生干扰物体周围自然流动的不需要的流动，这是传统风洞中相当臭名昭著的问题。

该团队还计划将隧道内的氦冷却至超流体相，并对比液氦在其经典状态和超流体状态下出现的湍流差异。

五年的资助为研究人员提供了成功所需的稳定性，郭说。

“这两个拟议的研究项目都是高风险/高回报的跨学科项目，涉及大量的研发工作，这对于其他资助机构的传统三年计划来说是有风险和不利的，”他说。“为期五年的摩尔计划是一个很好的解决方案，可以让这个团队开展拟议的工作，开发最先进的设施，并推进量子和经典湍流研究领域的前沿。”

戈登和贝蒂摩尔基金会促进开创性的科学发现、环境保护、改善患者护理和保护旧金山湾区的特殊性。