第一次直接探测引力波是在「我国首台核电机组」

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编译：Wuguanfy

作者：Stephen Luntz

图片来源： University of Houston

物理学家已经观察到由电子以类似于漩涡中的水分子的方式相互作用产生的电涡流，最终证实了理论家关于电力漩涡的预测。

在教电学时，一个流行但备受批评的类比是水流过管道，电压对应于高度变化，电流对应于电路中的流量。 一些学生发现这个类比很有帮助，但许多物理学家认为它具有误导性，因为电子和水分子的行为方式不同。

然而，在某些材料中，类比是正确的。电子以更类似于水分子之间相互作用的方式相互影响，从而导致类似流体的行为。这种行为的一种形式是漩涡的产生，现在已经在自然中首次观察到，以前是难以捉摸的。

单个电子作为电流的一部分它的移动受到各种力的影响。包括导电材料中原子的运动和可能影响其流动的杂质，以及首先导致其运动的电压。但在大多数材料中，与其他所有电子相比，这都是次要的。 超导材料中的电子对比单个电子更平稳地移动。

然而，如果你能抑制其他一切，电子之间的量子相互作用就会占主导地位。 电子以粘性流体的形式移动。为了达到这种状态，它们运动的材料需要清除杂质并冷却到接近绝对零，因此原子的运动几乎消失了。

利用这些特性，Levitov 及其同事在 2017 年实现了通过石墨烯的几乎无阻力的电子流动。然而，水并不总是顺畅流动。 相反，它会变得湍流，甚至产生漩涡。 作者没有在石墨烯中观察到类似的行为，因此他们转而使用单原子厚的二碲化钨 (WTe2) 薄片。

列维托夫指出，WTe2 不仅能带出电子的波状特性：“这种材料非常干净，可以直接获得类似流体的行为。” 他能够目睹电子在侧室中旋转进出，在途中形成微小的漩涡，但仅限于二碲化钨中，而不是金中。

列维托夫说：“我们观察到腔室中的流动方向发生了变化，其中流动方向与中央条带中的流动方向相反。”这是一件非常引人注目的事情，它的物理学与 普通流体，但发生在纳米尺度上的电子。 这是电子处于类似流体状态的明显特征。”

需要仔细控制产生这些漩涡的条件——如果电子流过的间隙扩大了涡流，实际上任何湍流——就会消失。 在平滑流动取代湍流的过渡点附近，可以看到一个漩涡分成两部分，这是列维托夫和团队希望看到的预测行为之一。

希望这些观察结果将具有现实世界的应用，例如导致更有效地为低能电子设备供电的方法。

作者：Stephen Luntz

Stephen Luntz 毕业于墨尔本大学，获得科学（物理专业）和艺术（英国文学和科学历史与哲学）学位，随后获得澳大利亚国立大学科学传播研究生文凭。