Звук в сверхтекучем гелии 4Не - гидродинамич. волны, распространяющиеся
в сверхтекучем гелии (Не II). Согласно квантовой теории сверхтекучести (двухкомпонентной
модели Не II), гидродинамика сверхтекучей жидкости, в отличие от обычной гидродинамики,
характеризуется двумя скоростями движения vs и vn, являющимися соответственно скоростями сверхтекучей и нормальной компонент
жидкого Не II. Появление дополнит. гидродинамич. переменной (vs)приводит
к увеличению числа степеней свободы системы и возможности возникновения новых,
по сравнению с классич. гидродинамич. системами, типов 3. (звуковых мод). Типы
возможных звуковых волн и скорости их распространения зависят также от геом.
параметров гелиевой системы и кол-ва примеси 3Не. В
объёме сверхтекучего 4Не могут распространяться волны двух типов
- первый звук (ПЗ) и второй звук (ВЗ). Волны первого типа аналогичны
гидродинамич. звуку в обычной жидкости и представляют собой в осн. распространяющиеся
колебания плотности r
и давления р. Специфич. особенностью Не II является существование т.
н. ВЗ - тепловых волн: распространяющихся колебаний температуры Т и энтропии
S (в обычных средах температурные колебания затухают на расстоянии порядка
длины волны). Поскольку коэф. теплового расширения (дr/дТ)р гелия аномально мал, колебания плотности (давления) и температуры (энтропии)
оказываются практически независимыми. При этом скорость ПЗ u1 задаётся
обычным соотношением: u21=(dp/dr)s, а скорость ВЗ: u22= rsTS2/Crn, где rs, rn-соответственно
плотности сверхтекучей и нормальной компонент, С - теплоёмкость. При
низких температурах, не слишком близких к температуре Тl
исчезновения сверхтекучести гелия, норм. компонента представляет собой газ квазичастиц (элементарных возбуждении системы), а ВЗ - звуковые волны в газе квазичастиц.
В чистом 4Не это звуковые волны в системе ротонов и фононов.
При понижении температуры времена свободного пробега
t квазичастиц
в Не II возрастают. При этом гидродинамич. ПЗ переходит в высокочастотный ПЗ
- слабозатухающие волны плотности на частотах w
>>1/t.
На поверхности сверхтекучего гелия может распространяться
поверхностный ВЗ - звуковые колебания в системе поверхностных возбуждений. Для
чистого Не II это звук в системе рипплонов (квазичастиц, соответствующих
квантованным капиллярным волнам на поверхности Не II). В
тонких сверхтекучих гелиевых плёнках распространяется третий звук (ТЗ) - практически
изотермич. поверхностные волны в пленке Не II. Распространение ТЗ сопровождается
осцилляциями сверхтекучей компоненты параллельно подложке, а нормальная компонента
при не очень толстой плёнке тормозится подложкой и в колебаниях не участвует.
Существ. особенностью ТЗ является значит. испарение и конденсация гелия при
колебаниях, что сглаживает осцилляции температуры и приводит к почти изотермич.
характеру распространения волны. Скорость изотермич. ТЗ
где относит. плотность сверхтекучей компоненты
усреднена по толщине плёнки d, Е - потенциал сил ван-дер-ваальсовского
притяжения гелиевого атома к подложке (см. Межмолекулярное взаимодействие),
L - теплота испарения. Четвёртый звук
(ЧЗ) распространяется в Не II, находящемся в узких капиллярах или в мелкопористой
среде, когда длина свободного пробега квазичастиц Не II сравнима или заметно
превосходит характерный размер в системе. При этом нормальная компонента жидкости
неподвижна и для определения скорости ЧЗ в ур-ниях гидродинамики следует положить
vn=0. В результате, если пренебречь коэф. теплового
расширения, и24= (rs/r)u21+
(rn/r)u22.
Как правило, в этом выражении второй член много меньше первого. При низких темп-pax
скорость распространения ЧЗ как в чистом 4Не, так и в слабых растворах
3Не в Не II близка к скорости ПЗ. Пятый
звук представляет собой тепловые (температурные) волны в сверхтекучих гелиевых
плёнках в условиях, когда процессы испарения (конденсации) в плёнке подавлены.
Волны пятого звука являются адиабатическими и распространяются со скоростью
u25= (rn/r)u22.
При достаточно низких темп-pax примесная система
3Не в растворе 3Не в Не II тоже должна перейти в сверхтекучее
состояние. В таком растворе с двумя бозе-конденсатами 3Не и 4Не
могут распространяться звуковые волны трёх типов: 1) колебания плотности (давления)
со скоростью распространения, близкой к скорости ПЗ в чистом Не II; 2) колебания
в системе примесных квазичастиц 3Не, распространяющиеся со скоростью,
близкой, в меру малой концентрации 3Не, к
где vF - фермиевская скорость (см. Ферми-жидкость; )3) температурные
колебания со скоростью распространения, экспоненциально убывающей с уменьшением
концентрации 3Не. Волны второго и третьего типов соответствуют ПЗ
и ВЗ в сверхтекучем ферми-газе примесных квазичастиц 3Не.
A. Э. Мейерович
1. Электромагнитная волна (в религиозной терминологии релятивизма - "свет") имеет строго постоянную скорость 300 тыс.км/с, абсурдно не отсчитываемую ни от чего. Реально ЭМ-волны имеют разную скорость в веществе (например, ~200 тыс км/с в стекле и ~3 млн. км/с в поверхностных слоях металлов, разную скорость в эфире (см. статью "Температура эфира и красные смещения"), разную скорость для разных частот (см. статью "О скорости ЭМ-волн")
2. В релятивизме "свет" есть мифическое явление само по себе, а не физическая волна, являющаяся волнением определенной физической среды. Релятивистский "свет" - это волнение ничего в ничем. У него нет среды-носителя колебаний.
3. В релятивизме возможны манипуляции со временем (замедление), поэтому там нарушаются основополагающие для любой науки принцип причинности и принцип строгой логичности. В релятивизме при скорости света время останавливается (поэтому в нем абсурдно говорить о частоте фотона). В релятивизме возможны такие насилия над разумом, как утверждение о взаимном превышении возраста близнецов, движущихся с субсветовой скоростью, и прочие издевательства над логикой, присущие любой религии.
4. В гравитационном релятивизме (ОТО) вопреки наблюдаемым фактам утверждается об угловом отклонении ЭМ-волн в пустом пространстве под действием гравитации. Однако астрономам известно, что свет от затменных двойных звезд не подвержен такому отклонению, а те "подтверждающие теорию Эйнштейна факты", которые якобы наблюдались А. Эддингтоном в 1919 году в отношении Солнца, являются фальсификацией. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
|
![]() |