Ландау теория сверхтекучести

ЛАНДАУ ТЕОРИЯ СВЕРХТЕКУЧЕСТИ — предложена Л. Д.Ландау (1941) для объяснения сверхтекучих свойств квантовой жидкости Не П, т, е. жидкого гелия [c.573]

Теория сверхтекучести была развита Л. Д. Ландау (1941). Ее микроскопическая часть изложена в другом томе этого Курса (см. IX глава III). Здесь же мы остановимся лишь на макроскопической гидродинамике сверхтекучей жидкости, которая может быть построена на базе представлений микроскопической теории 2). [c.706]

Это выражение играет важную роль в феноменологической теории сверхтекучести Ландау [22]. Видно, что j формально совпадает с плотностью импульса для смеси двух жидкостей , одна из которых имеет плотность массы а другая — дп- Сверхтекучая часть жидкости характеризуется безвихревой скоростью, в то время как ротор скорости Vn может быть отличен от нуля. Отметим, однако, что к подобным параллелям между Не II и смесью двух жидкостей следует относиться осторожно. Например, обе плотности gs и дп зависят от — Vy . [c.195]

Уравнение равновесия. Изложенная в 2 теория, основанная на картине слабо взаимодействующих элементарных возбуждений, оказывается недостаточной в непосредственной близости к Я-точке. По мере приближения к этой точке число элементарных возбуждений увеличивается, а их длина свободного пробега уменьшается. Это приводит к уменьшению времени жизни возбуждения. Время жизни возбуждения т связано с неопределенностью в его энергии соотношением Ле % %. В конце концов, неопределенность в энергии делается порядка самой энергии возбуждения 8 и само понятие энергетического спектра теряет смысл. Соответственно теряет смысл и формула (2.12), связывающая р с энергией возбуждения. Теория сверхтекучести в этой области температур должна строиться аналогично общей теории фазовых переходов второго рода, разработанной Л. Д. Ландау в 1937 г. (см., например, Л. Д. Ландау л Е. М. Лифшиц, 1964). Основным в этой теории является введение параметра перехода т], который равен нулю выше точки перехода и отличен от нуля ниже. Вблизи точки перехода параметр т) мал и в теории Ландау все термодинамические величины разлагаются в ряды по этому параметру. Здесь существенно, что вблизи точки перехода время релаксации параметра т), т.е. время, за которое этот параметр принимает равновесное значение, оказывается очень большим — большим, чем все другие времена релаксации в системе. Поэтому, задавая значения ц в каждой точке системы, можно описывать даже неравновесные состояния. При этом должно существовать дополнительное уравнение, описывающее приближение т) к его равновесному значению. [c.683]

Теория сверхтекучести была развита Л. Ландау (1941) здесь мы остановимся лишь на той части этой теории, в которой даётся макроскопическое описание гидродинамических свойств сверхтекучей жидкости. [c.616]

Явления сверхтекучести, открытые П. Л. Капицей, и теория квантовых жидкостей, развитая Л. Д. Ландау, так же как и свойства сверхпроводимости, рассматриваются в настоящее время как проявление практической обратимости процессов, происходящих при близких к абсолютному нулю температурах. [c.9]

Специфический раздел механики жидкости и газа составляет гидродинамика квантовых жидкостей. Этот, часто относимый к физике раздел гидродинамики восходит к открытию П. Л. Капицей сверхтекучести гелия при низких температурах (до 2,2°К). Основанная на квантовомеханических представлениях теория этого явления была построена Л. Д. Ландау Удалось [c.304]

Теория Л. Д. Ландау (1941,1944, 1947) объяснила не только эксперименты Капицы, но также ряд других явлений, происходящих в гелии II, которые были известны науке еще до открытия сверхтекучести. Среди этих явлений следует отметить аномально большую, теплоемкость гелия II, меняющуюся скачком в точке фазового перехода так называемый термомеханический эффект, заключающийся в том, что разность температур создает заметную разность уровней в двух сосудах, соединенных тонким капилляром движение тонкой пленки гелия II, обволакивающей стенки сосуда выше уровня жидкости в нем. Кроме того, теория Ландау предсказала ряд совершенно новых явлений, которые были действительно обнару- [c.650]

Объяснение явления сверхтекучести и полная его макроскопическая теория были даны в 1941 г. Л. Д. Ландау. Основное состояние системы [c.652]

Основная причина заключалась в следующем. Явление сверхпроводимости очень похоже на явление сверхтекучести жидкого гелия, открытое Капицей в 1938 г. [153. Теория этого явления была построена Ландау в 1941 г. [154]. Одним из проявлений сверхтекучести является течение гелия по капиллярам с нулевой вязкостью. Естественно было интерпретировать сверхпроводимость как сверхтекучесть электронной жидкости. [c.287]

В теории Ландау [154] был введен критерий сверхтекучести. Представим себе гелий, текущий по капилляру со скоростью V. Если перейти в систему отсчета, связанную с гелием, то он будет находиться в покое, а стенки трубки будут двигаться со скоростью —V. Если возникнет вязкость, то движущаяся трубка начнет увлекать за собой покоящийся гелий. Это значит, что у гелия изменится импульс Р и энергия Е. Но, как мы знаем из гл. II, у однородной квантовой системы изменение энергии и импульса происходит путем появления квазичастиц. Пусть появилась квазичастица с импульсом р и энергией г р). Перейдем обратно в лабораторную систему отсчета, связанную с трубкой. В этой системе энергия и импульс равны [c.287]

Объяснение этого явления, данное Л. Д. Ландау и основанное на оригинальном применении квантовых законов к макроскопическим системам, способствовало прогрессу всей теории твердого тела. Дальнейшее развитие физики твердого тела показало, что явление сверхтекучести не является чем-то исключительным и присущим только сверхтекучему гелию. По существу, в том или ином виде это явление обнаруживается во всех макроскопических системах в области действия квантовых законов. Так, в сверхпроводимости мы имеем дело со сверхтекучестью электронов в металлах. [c.6]

В предыдущем параграфе мы видели, что двухжидкостная теория Ландау и эмпирически полученный спектр возбуждений (фиг. 11.7) объясняют значительную часть сверхтекучих свойств жидкого гелия. Таким образом, для глубокого понимания явления сверхтекучести необходимо теоретически вывести спектр возбуждений и, конечно, объяснить фазовый переход. В частности, мы должны объяснить следующее [c.363]

Следовательно, квантовая гидродинамика Ландау должна приводить к множеству низколежащих возбуждений, так что эта теория не объясняет сверхтекучесть. Ошибка Ландау состоит в том, что, неявно предполагая различимость частиц, он пренебрег эффектами квантовой статистики 1. [c.365]

В Международной системе единиц СИ для работы и кол-ва теплоты принята одна единица измерения — джоуль (1 Дж = 0,239 кал = 0,102 кгс-и), поэтому пользоваться аонятием М. э. т. нет необходимости. МЕХАНОКАЛОРЙЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ — явление ох-лаждения сверхтекучего жидкого гелия, вытекающего из сосуда через узкий капилляр под действием разности давлений, сопровождаемое разогревом гелия, остающегося в сосуде (см. Гелий жидкий. Сверхтекучесть). М. э. обнаружен в сверхтекуче.м Не в 1939 Дж. Доун-том и К. Мендельсоном (1) (рис.). М. э. возникает вследствие того, что тонкие отверстия (для Не днам. отверстий менее 1 мкм, для Не — порядка десятка мкм) действуют как энтропийный фильтр , преим. пропуская сверхтекучую компоненту жидкости, не переносящую тепла (см. Ландау теория сверхтекучести) [2]. Процесс при небольших перепадах протекает почти обратимо постанавливается, если при разности давлений Ар устанавливается разность те.мц-р АТ такая, что Ар = р АГ, где р — плотность гелия, S — энтропия единицы массы гелия. Обратный процесс — возникновение разности давлений под действием разности темп-р в двух сообщающихся через капилляр или разделённых пористой перегородкой сосудах со сверхтекучим гелием — наз. термо механическим эффектом. [c.130]

Доля жидкости, принимающая участие в сверхтекучей движении, наа. сверхтекучей компонентой. Плотность сверхтекучей компоненты в жидком Не при Т = о совпадает с полной плотностью жидкости р и уменьшается с повышением темп-ры до нуля пря Т = 7 с. Значение р, отлично от нуля только в сверхтекучем состоянии, поэтому часто комплексный параметр порядка ф выбирают так, чтобы ф = р,. Остальная часть жидкости с плотностью Рп = Р Р образует нормальную компоненту, ирн низких темп-рах представляющую собой совокупность элементарных возбуждений (квааичастиц) двух типов — фононов и ротонов (см. Ландау теория сверхтекучести). Величина р при низких Т определяется спектром элементарных возбуждений е(р) [c.454]

Большой вклад в термодинамические и статистические исследования внесли работы Н. Н. Боголюбова по проблемам динамической теории в статистической физике, работы Л. Д. Ландау по теории сверхтекучести, работы М. А.. Леонтовича о термодинамических функциях неравновесных состояний, работы В. К. Семенченко по теории растворов и критических явлений и др. [c.13]

Сверхтекучесть гелия была открыта в 1938—1941 гг. советским физиком П. Л. Капицей количественная теория сверхтекучести дана также советским физиком Л. Д. Ландау. См. Андроникашвили Э. Л. п Туманов К. А., Развитие в Советском Союзе учения о сверхтекучести и сверхпроводимости, Успехи физических наук, 33, вып. 4 (1947).—Прим. ред. [c.54]

Теория сверхтекучести и гидродинамика сверхтекучей жидкости была разработана Л. Д. Ландау и его учениками. Мы не имеем здесь возможности сколько-нибудь подробно изложить эту теорию и потому ограничимся лишь пояснением некоторых представлений, приводящих к возможности распространения в жидком гелии II второго звука. При температуре, близкой к абсолютному нулю, гелий представляет собой жидкость, в которой почти не происходит никаких тепловых движений. Когда температура повышается, начинают появляться тепловые возмущения, но не непрерывным образом, а квантами. Если создать каким-либо образом температурные возмущения в гелии II, они будут передаваться соударениями тепловых квантов. Подобие тому как в обычном газе молекулы передают импульсы друг другу соударениями и возникает звук, так в газе из тепловых квантов, каким является гелий И, возникают слабс затухающие температурные волны. Однако эти волны не имеют ничего общего с затухающими температурными волнами в теплопроводящей среде, о которых речь шла выше и происхождение которых обязано лишь теплопроводностг среды. В этих температурных волнах, в отличие от обычного звука, мало относительное изменение давления и велико [c.322]

Теория сверхтекучести Не II была создана Л. Д. Ландау в 1941. Эта теория, получившая название двухжидкостной гидродинамики, основана на представлении о том, что при низких темп-рах св-ва Не II как слабовозбуждённой квант, системы обусловлены наличием в нём элементарных возбуждений квазичастиц). [c.663]

Открытия сверхпроводимости Ка-мерлинг-Оннесом (1911) и сверхтекучести П. Л. Капицей (1938) стимулировали развитие новых методов в квант, статистике. Феноменологич. теория сверхтекучести была построена Ландау (1941) дальнейшим шагом явилась феноменологич. теория сверхпроводимости Ландау и В. Л. Гинзбурга (1950). В 50-х гг. были развиты новые методы расчёта в статистич. квант, теории многочастичных сис- [c.815]

При подстановке известного из измерений значения скорости звука выражение (23.1) переходит в зависимость 0,021 джоуль1 г- град). Возникновение дополнительных возбуждений выше 0,7°К соответствует в теории Ландау появлению ротонов, а в двухжидкостной модели Тисса—испарению конденсата Бозе—Эйнштейна в пространстве скоростей. Вид ожидаемой зависимости теплоемкости от температуры в этих двух теориях оказывается одинаковым, однако, как уже указывалось в разделе 1, роль вклада обеих компонент в теплоемкость оказывается совершенно различной с точки зрения проблемы сверхтекучести. В теории Ландау сверхтекучая компонента не обладает не только ротонной, но и фононпой энтропией, тогда как, по Тисса, эта компонента должна сохранять свою фононную энтропию. На основании одних только измерений теплоемкости нельзя, таким образом, решить вопрос, имеет ли сверхтекучая компонента фононную энтропию или пет для этого необходимо определить энтропию нормальной компоненты. Такие данные можно получить при достаточно низких температурах, измеряя тепло-перенос и термомеханический эффект в гелии. [c.824]

Теория сверхпроводимости исключительно сложна В создание этой теории основной вклад внесли советские ученые — Л. Д. Ландау, Н. Н. Боголюбов, В. Л. Гинзбург, А. А. Абрикосов, Л. П. Горьков II другие, а также ученые зарубежных стран —Д. Бардин, Л. Купер, Д. Шрпффер и другие. По современным представлениям в основе явления сверхпроводимости лежит образование связанных пар электронов ( куперовских пар ) такая пара не может сыде/пять энергию малыми дозами, так что обычные джоулевы потери мощности, которые наблюдаются в металлах при нормальных условиях, здесь уже не имеют места. Разъединение ассоциированных в куперов-скую пару электронов при повышении температуры или магнитной индукции представляет собой нарушение сверхпроводимости, т. е. фазовый переход сверхпроводника из сверхпроводящего состояния в нормальное. Огмечается глубокая аналогия в физической сущности явления сверхпроводимости и явления сверхтекучести, открытого П. Л. Капицей у жидкого гелия-П и теоретически обоснованного Л. Д. Ландау. [c.211]

Многие Н. у. м. ф. возникли в физике в связи с развитием теории конденсиров. сред, они описывают мак-роскопич. проявления квантовомеханич. аффектов неизвестной ф-цией в них является плотность параметра порядка (см. Фазовый переход). Бели параметр порядка скалярный, это двухжидкостные ур-ния гидродинамики сверхтекучего гелия (см. Сверхтекучесть), ур-ния Гинзбурга — Ландау и их обобщения, описывающие магнетостатику и электродинамику сверхпроводников (см. Сверхпроводимость). Если параметр порядка векторный или тензорный, это ур-ния Ландау — Лифшица, описывающие ферромагнетики и антиферромагнетики, ур-ния обобщённой гидродинамики сверхтекучего гелия, макроскопич. модели жидких кристаллов. Для всех этих ур-ний наиб, интерес представляют ЕХ существенно нелинейные решения, часто описывающие локализованные (хотя бы частично) объекты вихри в жидком гелии и в сверхпроводниках, доменные стенки в ферромагнетиках и антиферромагнетиках, дискливацни в жидких кристаллах и солитоны, к-рые в том или ином виде существуют во всех упомянутых средах. [c.315]

Примеры П. и. 1]. Отклонение зависящей от координат плотности атомов в кристалле от её ср. значения преобразуется под действием общей группы трансляций и пространственных вращений, входящих в группу симметрии G изотропной жидкости, но остаётся инвариантным относительно преобразований из пространственной группы симметрии кристалла. 2). Анизотропная часть тензора. диэлектрич. проницаемости в жидком кристалле преобразуется под действием группы пространственных вращений как симметричный тензор с нулевым следом. 3). Намагниченность в ферромагнетике преобразуется как вектор при вращениях подсистемы спинов и меняет знак при обращении времени. 4). Волнован ф-ция Y бозе-кошденсата в сверхтекучем Не (см. Гелий жидкий. Сверхтекучесть) преобразуется под действием калибровочного преобразования группы И ), входящей в группу G изотропной жидкости Ч — Р ехр(гф). 5). Комплексная матрица Ааг в сверхтекучем 3fle преобразуется как вектор по второму индексу при пространственных вращениях, как вектор по первому индексу при спиновых вращениях, умножается на ехр((ф) при калибровочных преобразованиях, переходит в комплексно сопряжённую матрицу при обращении времени и меняет знак при пространственной инверсии. Согласно теории Ландау, равновесное значение П. п. вблизи фазового перехода 2-го рода находят, минимизируя функционал Гинзбурга — Ландау, инвариантный относительно преобразований из группы G. [c.534]

Явление сверхпроводимости было открыто Камерлинг—Онне-сом в 1911г., как полное исчезновение электрического сопротивления ртути при температуре около 4 К (-269 °С) выше абсолютного нуля (Нобелевская премия 1913 г.). Поскольку сразу стал ясен огромный прикладной потенциал сверхпроводимости, с этого времени в течение более чем 90 лет предпринимаются попытки увеличить критическую температуру сверхпроводящего перехода. Оказалось, что среди чистых металлов наибольшую критическую температуру имеет ниобий (9,26 К), а самую низкую — вольфрам (0,015 К). Более высокие значения наблюдались в сплавах. Самой высокой температурой перехода в сверхпроводящее состояние, достигнутой к 1986 г., обладал сплав NbjGe 23 К (-250 °С). Долгое время, вплоть до середины 50-х годов, сверхпроводимость была совершенно непонятным явлением. Ее безуспешно пытались объяснить Альберт Эйнштейн и Нильс Бор. Лишь спустя двадцать лет после создания квантовой теории, в 1950 г. В. Л. Гинзбургом и Л. Д. Ландау была создана феноменологическая теория перехода в сверхпроводящее состояние. Ее созданию помогло открытие П.Л. Клпицей сверхтекучести гелия, которое подсказало трактовку сверхпроводимости как сверхтекучести электронной жидкости. Однако, поскольку свойство сверхтекучести присуще только бозе-системам, состоящим из частиц с целым спином, долгое время оставалось неясным, как возможна сверхтекучесть в электронной (фермионной) системе. [c.584]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...