ポイント
- 大気の流れや人体の血流など、あらゆる粘性流体に適用できる理論「レイノルズの相似則」。
この法則を非粘性の量子流体として知られる超流（動）体へと拡張し、その検証方法を提案。 - 超流体中を落下する物体の終端速度を測定すれば、超流体におけるレイノルズの相似則の成立を検証できることを提示。
- この法則が成立すれば、純粋な超流体にも実効的な粘性「量子粘性」が存在することを提言。
空気や水などで物体が移動する際に発生する流れは、エネルギー損失の主要な原因です。この挙動や損失の度合いは、流体の持つ粘性を取り入れた「レイノルズ数」という量によって把握できます。この法則は「レイノルズの相似則」と呼ばれており、地球の大気から人体の血液まで、さまざまな流体に普遍的に適用できる強力な経験則として知られています。粘性が消失する量子流体である超流体は、この法則が適用できない明らかな例外と考えられていました。
大阪公立大学 大学院理学研究科 竹内 宏光 講師は、超流体における（量子）乱流を理解する上での理論的な課題に焦点を当て、超流体中を落下する物体の終端速度を測定すれば、超流体におけるレイノルズの相似則の成立を検証できることを示しました。また同時に、これが成立すれば純粋な超流体にも実効的な粘性（量子粘性）が存在することを提言しています。
本研究成果は、２０２４年１月１２日（金）に国際学術誌「Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ」の速報としてオンライン掲載されます。
本研究は主に、ＪＳＴ さきがけ「複雑な流動・輸送現象の解明・予測・制御に向けた新しい流体科学（研究総括：後藤 晋）」における研究課題「量子粘性の検証と複雑な量子流動現象の解明（研究代表者：竹内 宏光、ＪＰＭＪＰＲ２３Ｏ５）」の支援を受けて行われたものです。本研究の一部は、ＪＳＰＳ 科研費 ＪＰ１８ＫＫ０３９１、ＪＰ２０Ｈ０１８４２および「大阪市のふるさと寄付金（市立大学振興）」を財源とした「グローカル人材育成事業（研究支援）」による支援を受けて行われたものです。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（４７８ＫＢ）
＜論文タイトル＞
- “Quantum viscosity and the Reynolds similitude of a pure superfluid”
- ＤＯＩ：10.1038/s41592-023-02148-8
＜お問い合わせ先＞
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＜研究に関すること＞
竹内 宏光（タケウチ ヒロミツ）
大阪公立大学 大学院理学研究科 講師
E-mail：takeuchi
omu.ac.jp -
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
安藤 裕輔（アンドウ ユウスケ）
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ
〒102-0076 東京都千代田区五番町７ Ｋ’ｓ五番町
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E-mail：prestojst.go.jp -
＜報道担当＞
大阪公立大学 広報課
担当：上嶋 健太（カミシマ ケンタ）
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