Условие сверхтекучести

Для всякой бозе-жидкости всегда существует, по крайней мере, одна точка, в которой условие (1.19) выполняется. Эта точка — начало координат р — 0. Поскольку при р, близких к нулю, возбуждения движутся со скоростью звука, условие сверхтекучести заведомо нарушается при скоростях течения, превышающих скорость звука и. [c.23]

Из (1.21) следует, что импульс движущегося газа возбуждений Р пропорционален скорости движения V. Коэффициент пропорциональности между Р к v, очевидно, представляет собой массу движущегося тела. Таким образом, мы видим, что движение газа возбуждений относительно жидкости сопровождается переносом массы. Отдельные возбуждения могут, разумеется, взаимодействовать со стенками, рассеиваться на них. При рассеянии возбуждений происходит обмен импульсом между газом возбуждений и стенкой. Это означает, что движение газа возбуждений будет вязким. Поскольку, как мы только что видели, движение газа возбуждений сопровождается переносом массы, мы приходим к выводу, что в бозе-жидкости, в которой уже есть возбуждения, может иметь место вязкое течение, причем со скоростями, при которых заведомо не происходит нарушения условия сверхтекучести (1.18). Существенно, однако, что вязкое движение сопровождается переносом массы, отнюдь не совпадающей с массой всей жидкости эта масса определяется соотношением (1.21) и зависит от числа возбуждений (в частности, при Т=0, P = Q). [c.24]

Рассмотрим теперь общую картину движения бозе-жидкости, когда скорость движения такова, что условие сверхтекучести не нарушено. [c.24]

Уровни Ландау 154 Условие сверхтекучести 287 [c.520]

Для описания низколежащих состояний системы, состоящей из многих атомов, существует специальный язык. Такие состояния называются элементарными возбуждениями или, учитывая их аналогию с частицами, квазичастицами. Продольные фононы являются элементарными возбуждениями в жидком Не II. В дальнейшем мы продемонстрируем убедительное экспериментальное подтверждение этого положения, но сначала выведем необходимое условие сверхтекучести. Оно покажет нам, почему фононная природа элементарных возбуждений ведет к сверхтекучести жидкого Не II. [c.239]

Интересно отметить, что на различных твердых веществах (стекло и нейзильбер), которым на кривой (фиг. 98) соответствуют кружочки разных размеров, были получены одинаковые значения температуры наступления сверхтекучести. С другой стороны, скорости переноса насыщенных пленок по стеклу и нейзильберу отличаются в два раза. Это является дополнительным указанием на то, что высокие скорости переноса по неровным поверхностям вызваны не только лишь увеличением геометрического периметра поверхности. Так, было обнаружено, что при температуре 1,53" К величина r p. была одной и той же как для стекла, так и для нейзильбера вплоть до насыщения 93%, после чего скорость переноса по нейзильберу начинала возрастать быстрее (фиг. 99). Можно прийти к заключению, что в этом случае имел место дополнительный перенос гелия сверх осуществляемого по пленке. При условии значительного насыщения этот дополнительный перенос осуществлялся, по-видимому, жидкостью, собирающейся в небольших трещинах на поверхности. [c.872]

Наиболее эффективен для этого искусственный холод, который широко применяют в химической промышленности при производстве взрывчатых веществ,анилиновых красителей, синтетического каучука и т. д. Искусственный холод применяют для регулирования химических реакций, сопровождающихся выделением теплоты в медицине при производстве некоторых сложных операций, требующих понижения температуры тела больного в материаловедении для проведения научных исследований и определения свойств металлов и других материалов в условиях низких температур в борьбе с грунтовыми водами (плывунами), для замораживания грунтов при проходке шахт, тоннелей. Установки искусственного холода применяют также для кондиционирования воздуха (поддержания постоянной температуры и влажности), имеющего большое значение для библиотек и книгохранилищ, где хранятся ценные рукописи и книги для метро больших кинотеатров и концертных залов палат мер и весов ряда инструментальных цехов, в которых изготовляют точные мерительные инструменты, и т. д. Кондиционирование воздуха применяют в современных самолетах, в лабораториях искусственного климата и т. п. С применением установок искусственного холода удалось получить очень низкие температуры, благодаря чему были обнаружены и изучены такие свойства вещества, как сверхтекучесть, сверхпроводимость и др. [c.260]

Проникновение сверхтекучести в нормальную область. Жидкий гелий, размещенный в пространстве с произвольно меняющимися внешними условиями, составляет единую систему, и его состояние определяется единой волновой функцией (непрерывной и имеющей непрерывные первые производные). В связи с этим различные части этой системы оказывают друг на друга определенное влияние, в результате которого состояние жидкого гелия в некоторой области пространства не может быть определено только условиями в рассматриваемой области, а зависит также от состояния жидкости в других областях (от существующих в них условий). Примером такой (квантовомеханической) взаимной обусловленности состояний жидкого гелия в различных областях является воздействие большого объема гелия на примыкающую к нему жидкость, находящуюся в узкой щели. [c.692]

В гл. I в связи с вопросом о сверхтекучести гелия мы подробно останавливались на свойствах энергетического спектра возбуждений, необходимых для возникновения сверхтекучести. Надо, однако, сразу отметить, что при малых импульсах спектр сверхпроводника не может иметь того вида, который следует сопоставить жидкому гелию. Действительно, гелий в качестве начального участка спектра имеет фононную звуковую ветвь. Распространение звука, как хорошо известно, связано с длинноволновыми колебаниями плотности. Но для электронной жидкости в металле изменение ее плотности связано с довольно значительной затратой энергии, поскольку этому препятствуют кулоновские силы, действующие между электронами и решеткой и между самими электронами. Изменение плотности электронной жидкости нарушает условие электронейтральности, поэтому соответствующий спектр длинноволновых колебаний, подобно тому как это имеет место в плазме, начинается с некоторой конечной частоты. Фактически в металле эта частота очень велика ( 1 5в 10 °К). Указанные соображения не относятся, конечно, к коротковолновым возбуждениям с волновым вектором порядка обратных межатомных расстояний. Как мы знаем, именно такие электронные возбуждения играют основную роль в нормальном металле. Для существования сверхтекучести достаточно, в соответствии с результатами гл. I, чтобы такие возбуждения [c.363]

Общие гидродинамические уравнения заметно упрощаются в случае не слишком больших скоростей. Следует иметь в виду, что свойство сверхтекучести нарушается при скоростях, превышающих некоторое критическое значение. Однако в нестационарных условиях, например при распространении звука, скорости могут значительно превосходить критическое значение. Таким образом, существуют области применения общих уравнений, где проявляется нелинейный характер уравнений (см. 13). Если ограничиться квадратичными членами относительно скоростей, то можно пренебречь зависимостью р и р от скоростей. Выбираем в качестве независимых термодинамических переменных давление р и температуру Т. [c.59]

Необходимое условие для критической скорости (29) является более общим результатом, чем приведенные выше результаты расчета. Наши вычисления свидетельствуют о том, что тело будет двигаться без сопротивления через жидкий Не II при абсолютном нуле, если скорость тела V меньше критической скорости Ус. Однако при температурах, больших абсолютного нуля, но меньших температуры бозе-конденсации, будет существовать нормальная компонента жидкости, т. е. нормальная компонента элементарных возбуждений. Нормальная компонента жидкости служит источником сопротивления движению тела. Впервые сверхтекучесть была обнаружена в опытах, в которых жидкость вытекала из боковой стенки сосуда через тонкую трубку. Нормальная компонента жидкости может оставаться в сосуде, тогда как сверхтекучая компонента вытекает без торможения. Приведенный выше вывод выражения для критической скорости справедлив и в том случае, когда скоростью V считается скорость сверхтекучей жидкости относительно стенок трубки, а Мо — масса жидкости. При скорости, большей Ус, возбуждения будут возникать в результате взаимодействия потока жидкости с любыми механическими неоднородностями стенок. (Более подробно теория гелия II и, его свойства рассмотрены в обзорах [95—97 ].) [c.242]

Более замечательным свойством, чем обнаруженная бесконечная теплопроводность, является (при определенных условиях) нулевая вязкость, или сверхтекучесть Не II. Было показано, что при скорости, лежащей ниже некоторой критической V , Не II протекает без трения через тонкие капилляры или щели . При этом величина критической скорости даже возрастает с уменьшением диаметра капилляра. Однако измерить вязкость можно не только путем наблюдения течения жидкости по капилляру. Если в ванну с жидким Не II поместить цилиндр и вращать его, то происходит передача импульса от вращающегося цилиндра к гелию это показывает, что при некоторых экспериментальных условиях вязкость не равна нулю Эксперименты по измерению вязкости можно качественно объяснить, если предположить, что Не II состоит из своеобразной смеси двух жидкостей одна жидкость имеет нулевую вязкость [c.356]

Спектр (21) удовлетворяет условию сверхтекучести с конечным значением V Само это условие не является необходимым для сверхтекучести ферми-жидкости, поскольку неограиич. рождение фермиевских квазичастиц запрещено принципом Паули. Однако его выполнение обеспечивает равенство рп=< > при 7 =0. [c.271]

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]

Квантовая жидкость с рассмотренным Ландау спектром возбуждений при течеиии по трубе теряет импульс только за счёт возбуждений, возникающих при скоростях течения i>>D =mia (jo)/p]. Т. о., квантовые жидкости, спектр к-рых удовлетворяет условию min [Ё (р)/р1 0, обладают сверхтекучестью (критерий сверхтекучести Ландау). Спектр Не II удовлетворяет этому критерию при скоростях течения v< v sjp(j. Однако значение наблюдаемой крнтич. скорости V(. примерно на два порядка ниже указанной величины, что связано с рождением в жидкости квантованных вихрей. [c.573]

Неидеальные вырожденные газы. Исследование свойств таких газов при условии малости газового параметра т) представляет существ, интерес. В фер-миевском газе поправка к энергии оси. состояния оказывается т]7 . Спектр квазичастиц в случае газа с отталкиванием между частицами совпадает (с точностью до поправок т) ) со спектром свободных частиц, В спектре газа с притяжением между частицами возникает экспоненциально малая (по параметру т / ) щель, что связано со сверхтекучестью (см. также Сверхпроводимость), и появляется фононная ветвь. Энергия осн. состояния, равная нулю у идеального бозе-газа, составляет Ы1У)Чшх иПИ 1т для неидеаль-вого. Спектр квазичастиц при малых р является фононным, а при больших р переходит в спектр свободных частиц (см. также Квантовая жидкость). [c.671]

Наличие вихревых нитей приводит к нарушению сверхтекучести. Дело в том, что возбуждения, образующие нормальную часть жидкости, могут рассеиваться нитями /И передавать им свой импульс. Это приводит к появлению силы трения между нормальной и сверхтекучей частью, так что движение сверхтекучей части начинает сопровождаться диссипацией энергии. Уравнения движения сверхтекучей жидкости при наличии вихрей были наиболее общим образом сформулированы И. Л. Бекаревичем и И. М. Халатниковым (1961). В этих уравнениях наличие вихрей учитывается введением среднего ротора скорости сверхтекучей части, определяемого из условия [c.660]

При темн-ре ниже Х-точки П. п. обладают сверхтекучестью и Не II в пленке, несмотря на ее очень малую толщину, движется со сравнит, большими скоростями (порядка десятков с.м/сек). Движение обычной вязкой жид ости в столь тонких пленках с такими скоростями потребовало бы огромных перепадов дав-л( иия. Поэтому П. н. Но II существуют практически нри любых условиях, в обычных же жидкостях нлеп-ки удается наблюдать лишь нри соблюдении крайних мер предо-сто р ож н ости, II ос кол ь-ку малейшее нагрева-1ше приводит к их испарению, к-рое т может быть компенсировано за счет притока жидкости из ванны. [c.59]

ВязкО Сть требует еще углубленных исследова ний, так как это свойство жидкости при разных условиях проявляется различно. Так, например, жидкий гелий при температуре примерно —27ГС переходит в особое состояние сверхтекучести , когда вязкость практически может быть приравнена нулю,— это было установлено П. Л. Капицей. [c.18]

Для подавляющего большинства газов темп-ра вырождения очень мала, и в-во переходит в тв. состояние гораздо раньше, чем может наступить Б.— Э. к. Исключение составляет гелий, к-рый в норм, условиях при Г=4,2 К переходит в жидкое состояние и остаётся жидкостью вплоть до самых близких к абс. нулю темп-р. При Г=2,17 К и давлении насыщ. пара жидкий Не переходит в сверхтекучее состояние, появление к-рого можно связать с Б.—Э. к. См. Квантовая жидкость. Сверхтекучесть. [c.55]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...