Fizikçiler, kuantum sıvılarında daha önce hiç gözlemlenmemiş bir olgu olan kuantum Kelvin-Helmholtz kararsızlığını (KHI) başarıyla gözlemledi. Bu kararsızlık, hilal şekilleriyle Vincent van Gogh'un 'Yıldızlı Gece' tablosundaki aya benzeyen, eksantrik kesirli skyrmionler adı verilen benzersiz girdap desenleri oluşturuyor. Bu çığır açan keşif, Osaka Metropolitan Üniversitesi ve Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nden araştırmacılar tarafından gerçekleştirildi.
KHI, iki farklı hızda akan akışkanın arayüzeyinde dalgaların ve girdapların oluştuğu, akışkanlar dinamiğinin bilinen bir olgusudur. Deneyde araştırmacılar, lityum gazlarını mutlak sıfıra yakın bir sıcaklığa kadar soğutarak çok bileşenli bir Bose-Einstein yoğunlaşması, yani kuantum süperakışkanı oluşturdular. Bu süperakışkanın farklı hızlarda akan iki akımı, arayüzeylerinde bir dalgalanma deseni oluşturarak kuantum mekaniği tarafından yönetilen girdapların oluşumuna yol açtı. Bu girdaplar, yeni keşfedilen bir topolojik kusur türü olan eksantrik kesirli skyrmionler (EFS'ler) olarak tanımlandı. Simetrik skyrmionlerin aksine, EFS'ler hilal şeklinde olup, spin yapısının bozulduğu ve keskin bozulmalara neden olduğu iç içe geçmiş tekillikler barındırır. Van Gogh'un ünlü tablosundaki belirgin hilal aya olan görsel benzerlikleri dikkat çekicidir.
Skyrmionler, başlangıçta manyetik malzemelerde keşfedilmiş olup, kararlılıkları, küçük boyutları ve alışılmadık dinamikleri nedeniyle spintronik ve hafıza cihazları için potansiyel uygulamalar nedeniyle büyük ilgi görmektedir. Süperakışkan içinde yeni bir skyrmion türünün keşfi, hem teknolojik gelişmeler hem de kuantum sistemlerinin temel anlayışı için önemli çıkarımlara sahip olabilir. Araştırmacılar, bu keşfin, kuantum bilgisayarlar veya spintronik mimarilerde hata dirençli kübitler için yeni yollar açabileceğini belirtiyor.
Araştırma ekibi, ölçümlerini hassaslaştırmak için daha detaylı deneyler yapmayı planlıyor. Bu gelecekteki çalışmalar, KHI kaynaklı arayüz dalgalarının dalga boyu ve frekansına ilişkin 19. yüzyıldan kalma uzun süredir devam eden tahminleri test etmeyi amaçlıyor. Bu keşif, klasik akışkanlar dinamiği ile kuantum dünyası arasındaki bağlantıları vurgulayarak, doğanın temel yasalarındaki güzelliği ortaya koyuyor. EFS'ler, mevcut topolojik sınıflandırmalara bir meydan okuma sunmakta ve iç içe geçmiş tekillikleri yeni soruları gündeme getirmektedir. Araştırmacılar, benzer yapıların diğer çok bileşenli veya daha yüksek boyutlu sistemlerde bulunup bulunmadığını araştırmayı umuyor.