Các nhà vật lý đã lần đầu tiên quan sát trực tiếp bất ổn Kelvin-Helmholtz (KHI) trong chất lỏng lượng tử, một khám phá mang tính đột phá được thực hiện bởi các nhóm nghiên cứu từ Đại học Osaka Metropolitan và Viện Khoa học và Công nghệ Tiên tiến Hàn Quốc (KAIST). Nghiên cứu này đã phát hiện ra các mẫu xoáy kỳ lạ được gọi là skyrmion phân số kỳ lạ (EFSs). Những khuyết tật tôpô học mới này, với hình dạng lưỡi liềm độc đáo, gợi nhớ đến kiệt tác 'Đêm đầy sao' của Vincent van Gogh, cho thấy sự tương đồng trực quan giữa khoa học và nghệ thuật.
Bất ổn Kelvin-Helmholtz, một hiện tượng quen thuộc trong động lực học chất lưu cổ điển, thường chịu trách nhiệm cho sự hình thành sóng và xoáy trong mây, sóng biển và dòng chảy khí quyển. Để tái tạo hiện tượng này trong môi trường lượng tử, các nhà nghiên cứu đã làm lạnh khí lithium xuống nhiệt độ cực thấp, gần độ không tuyệt đối, tạo ra một chất ngưng tụ Bose-Einstein (BEC) đa thành phần. BEC là một trạng thái vật chất kỳ lạ, nơi các nguyên tử hoạt động như một thực thể lượng tử duy nhất, tạo thành một siêu chất lỏng lượng tử. Khi hai dòng chảy với vận tốc khác nhau tương tác trong siêu chất lỏng này, một mô hình gợn sóng đã xuất hiện tại giao diện. Thay vì phát triển thành sự hỗn loạn, những gợn sóng này đã sinh ra các xoáy lượng tử mới, được xác định là skyrmion phân số kỳ lạ (EFSs). Điểm đặc biệt của EFSs là hình dạng lưỡi liềm, khác biệt với các skyrmion truyền thống có hình dạng đối xứng, và chúng chứa các điểm kỳ dị bên trong nơi cấu trúc spin bị phá vỡ.
Skyrmion, ban đầu được phát hiện trong vật liệu từ tính, là những cấu trúc xoáy nhỏ, ổn định về mặt tôpô học, có kích thước nano. Chúng được coi là ứng cử viên đầy hứa hẹn cho các thiết bị công nghệ thế hệ mới, đặc biệt là trong lĩnh vực spintronics và bộ nhớ tiên tiến, nhờ tính ổn định, khả năng chống nhiễu loạn và hiệu quả điều khiển bằng dòng điện cường độ thấp. Nghiên cứu này, được công bố vào ngày 8 tháng 8 năm 2025 trên tạp chí Nature Physics, không chỉ xác nhận các dự đoán lý thuyết kéo dài hàng thập kỷ về sóng giao diện do KHI gây ra mà còn mở ra những chân trời mới cho sự hiểu biết về thế giới lượng tử. Nhóm nghiên cứu dự định tiến hành các thí nghiệm chính xác hơn để tinh chỉnh phép đo và tiếp tục điều tra sâu hơn về đặc tính của EFSs, cũng như kiểm tra các dự đoán lý thuyết về bước sóng và tần số của sóng giao diện do KHI tạo ra. Sự tồn tại của EFSs cũng đặt ra thách thức đối với các phân loại tôpô học hiện có, khuyến khích các khám phá lý thuyết sâu hơn về khả năng xuất hiện các cấu trúc phân số tương tự trong các hệ thống lượng tử khác.