Kinesiska forskare upptäckte nyligen en ny effekt som kan generera spin-polarisering i vätska. Den nya effekten, som kallas "skjuvningsinducerad polarisation (SIP), " förutspår att skjuvflöde kan inducera polarisering i momentumutrymmet.

Denna forskning utfördes av forskare från Institute of Modern Physics (IMP) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS), tillsammans med sina medarbetare vid Peking University och Central China Normal University, som studerade polarisation inducerad av skjuvflöde för första gången. Deras upptäckter publicerades i Fysiska granskningsbrev och Journal of High Energy Physics .

I strömmande vätska, man kan observera några speciella mönster för flödesfältet, såsom de som bildas av virvelflödet, som roterar runt ett centrum och är relaterat till vätskans orbitala rörelsemängd. På grund av spin-omloppskoppling, det orbitala vinkelmomentet för virvelflödet kan överföras till en partikels spinn. Denna virvelinducerade spinnpolarisering har observerats i en kvantvätska.

Förutom virvelflöde, skjuvflöde är också ganska vanligt i vätskor. Dock, det är mycket mindre intuitivt hur skjuvflöde är relaterat till rörelsemängd. Således, hur det påverkar spinpolarisering har aldrig undersökts tidigare.

I denna forskning, med hjälp av relativistisk kvantteori för många kroppar och linjär svarsteori, forskarna studerade systematiskt spinnpolarisering i ett hydrodynamiskt medium. De upptäckte att skjuvflöde, även om det inte är intuitivt relaterat till omloppsrörelsemängden, genererar också spinnpolarisering i momentumrymden genom spinn-omloppskoppling.

Använder en relativistisk hydrodynamisk modell, forskarna undersökte sedan hur denna nya SIP-effekt visar sig i relativistiska kollisioner med tunga joner. Eftersom tidigare studier inte inkluderar SIP-effekten, deras förutsägelser har alltid motsatt tecken jämfört med experimentella observationer. Denna diskrepans kallas ibland "snurr-teckenpusslet" och har stört forskarvärlden i flera år.

Dock, när SIP-effekten är inkluderad, den märkliga kvarkpolarisering som förutspås av teorin visar ett mönster som liknar den uppmätta lambdapolariseringen i experiment.

Med tanke på det nära förhållandet mellan konstig kvarkpolarisering och lambdapolarisering, den aktuella studien förväntas vara ett viktigt steg mot den slutliga lösningen av spin-tecken-pusslet.

Detta arbete stöddes av National Natural Science Foundation of China och CAS Strategic Priority Research Program.