Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Порохов А.М. -> "Физическая энциклопедия Том 4" -> 521

Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.

Порохов А.М. Физическая энциклопедия Том 4 — М.: Большая российская энциклопедия, 1994. — 701 c.
Скачать (прямая ссылка): fizenciklopedt41994.djvu
Предыдущая << 1 .. 515 516 517 518 519 520 < 521 > 522 523 524 525 526 527 .. 818 >> Следующая


Второй механизм связан с рождением и движением топологич. объектов — квантованных внхрей (см. Квантованные вихри в гелии), представляющих собой особые линии, при обходе вокруг к-рых по замкнутому контуру фаза ф изменяется на 2nN, и следовательно циркуляция скорости Ut квантуется: §vsdr = (Hlm)N [Jl. Oucarep (L. Onsager), 1948]. На самой линии вихря фаза ф не определена, поэтому для сохранения непрерывности параметра порядка ч|з его модуль должен обращаться в нуль, т. е. С. на осн вихря отсутствует. Область вблизи оси вихря, где значение |-ф| отличается от равновесного, наз. сердцевиной илн ко ром вихря. В сверхтекучем 4He устойчивы вихри только с N — ±1, внхрн с большими N распадаются на вихри с единичными квантами циркуляции сохранением N, напр. 2 —»• I + 1. Квантованные вихри испытывают трение со стороны нормальной компоненты благодаря рассеянию квазичастиц на коре вихря, поэтому в равновесии вихри движутся вместе с нормальной компонентой. Вихрь также является агентом, переносящим импульс между сверхтекучей и нормальной компонентами, но в отличие от квазичастичиого механизма взаимного трення вихревой механизм приводит к изменению с»: каждый вихрь, пересекая канал, уменьшает или увеличивает иабег (прирост) фазы ф в канале на 2л, изменяя тем самим Os. Этот процесс, называемый проскальзыванием фазы, может происходить в непрерывном (турбулентном) режиме и приводить к взаимному трению, если w превышает критич. скорость рождения вихрей шсоэ (h/mR) In (і?/!), где R — радиус канала, ? — радиус кора вихря, R > ?. Для поддержания такого диссипативного движения сверхтекучей компоненты требуется разность давлений на концах канала. Ускорение сверхтекучей компоненты, выаываеыое градиентом хим. потенциала, согласно ур-нию (2), компенсируется процессами проскальзывания фазы за счёт движущихся квантованных вихрей.

Наряду с турбулентным вихревым движением сверхтекучей компоненты наблюдаются и отд. процессы проскальзывания фазы при течении сверхтекучей жидкости через узкое отверстие [О. Авеноль, Э. Bapoко (О. Ave-nel, Е. Varoquaux), 1985], соединяющее два сообщаю-

щихся сосуда. Такой процесс квантованного изменения разности фаз Дф = 2лN, сопровождаемый скачками разности давлений, представляет собой аналог нестационарного эффекта Джозефсона в сверхтекучей жидкости.

Квантованные вихри возникают ие только как ме-тастабильные образовании в динамич. процессах сверхтекучего движения. Во вращающемся с угл. скоростью w сосуде со сверхтекучей жидкостью периоднч. решётка вихрей являетси осн. состоянием системы, аналогичным решётке вихрей Абрикосова, возникающей в сверхпроводниках 2-го рода в маги. поле. Это связано с тем, что во вращающемся сосуде минимум энергии системы соответствует твердотельному вращению всей жидкости CO скоростью Vn = V3 — [юг], Т. е. TOtPs — 2К», но такое состояние не реализуется из-за потенциальности движения сверхтекучей компоненты в 4He. Система параллельных квантованных вихрей с циркуляцией him в каждом вихре создаёт ср. завихрёииость (rotV3) = (h/m)n, где п—число вихрей на единице площади. В равновесии п =2(т1Н)ы, и вихри имитируют твердотельное вращение сверхтекучей Жидкости CO ср. скоростью <173) = ([юг]).

С микроскопич. точки зрения, сверхтекучесть в 4He связана с явлением Бозе — Эйнштейна конденсации, хорошо изученным иа примере модели слабонеидеального бозе-газа (Н. Н. Боголюбов, 1947). Когерентное сверхтекучее состояние возникает в результате перехода макроскопич. части атомов в состояние бозе-кондеисата. В случае слабого взаимодействия частиц бозе-конденсация означает накопление атомов в одночастичном состоянии с найм, энергией, соответствующей нулевому импульсу. Атомы, находящиеся в бозе-конденсате, описываются одной и той же волновой ф-цией, и поэтому их движение макроскопически когерентно. Параметр порядка ф определяется в этом случае как ср. значение по статистич. ансамблю от квантовомеханич. оператора \|э уничтожения атомов 4He в формализме вторичного квантования: гр = <^>-Модуль параметра порядка при таком определении совпадает с плотностью п0 атомов, имеющих нулевой импульс: = п0. Плотность бозе-кондеисата п0 при

T = О в слабоиеидеальном бозе-газе не совпадает с плотностью газа (совпадение кмеет место лишь в идеальном бозе-газе). В реальном сверхтекучем 4He величина и0, намеренная посредством рассеяния нейтронов, составляет при низких темп-рах всего —O1 lp/m., что указывает на весьма сильное взаимодействке атомов 4He между собой. С др. стороны, плотность сверхтекучей компоненты как в слабонеидеальном бозе-газе, так и в 4He при T = О совпадает с плотностью жидкости, т. е. в осн. состоянии жидкости атомы с нулевым и ненулевым импульсами образуют единый когерентный конденсат, а тепловые возбуждеикя и нормальная компонента отсутствуют. При достаточно большом взаимодействии между атомами жидкости величина /I0, а вместе с ней и параметр порядка г|з сверхтекучего состояния могут обратиться в нуль.

Существование параметра порядка -ф, являясь достаточным условием С., не является при этом необходимым её условием. Так, для двумерных сверхтекучих систем (плёнка гелия на твёрдой поверхности)
Предыдущая << 1 .. 515 516 517 518 519 520 < 521 > 522 523 524 525 526 527 .. 818 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed