к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Кристаллизационные волны

Кристаллизационные волны - слабо затухающие колебания границы раздела квантовый кристалл - сверхтекучая квантовая жидкость, обусловленные периодич. плавлением и кристаллизацией. К. в., распространяющиеся вдоль границы раздела, экспериментально наблюдались в 4Не. Механизм возникновения К. в. состоит в следующем: в равновесии квантовый кристалл имеет определ. форму, обеспечивающую минимум свободной энергии его поверхности; любое отклонение формы кристалла от равновесной приводит к увеличению поверхностной энергии. Поэтому любая неравновесная форма кристалла будет изменяться за счёт кристаллизации или плавления так, чтобы поверхностная энергия уменьшалась. С др. стороны, вследствие разности плотностей двух фаз рост и плавление кристалла вызывают движение жидкости, т. е. увеличение кине-тич. энергии системы. В результате поверхность будет испытывать слабо затухающие колебания, во многом сходные с обычными капиллярными волнами на границе раздела жидкости и газа (см. Капиллярные явления ).В частности, К. в. характеризуются таким же, как и капиллярные волны, законом дисперсии: 2532-1.jpg (2532-2.jpg- частота колебаний, k - волновой вектор). Отличие состоит в том, что в случае К. в. движение границы целиком обусловлено периодич. плавлением и кристаллизацией, а в объёме кристалл остаётся неподвижным и недеформированным. Это свойство позволяет также отличить К. в. от упругих поверхностных волн.

Для существования К. в. необходимо, чтобы полная диссипация энергии, сопровождающая кристаллизацию и плавление, была достаточно мала. В обычных классич. кристаллах это условие не выполняется, и процесс установления равновесной формы носит апериодич. характер. В случае границы сверхтекучая квантовая жидкость - квантовый кристалл (поверхность кристалла 4Не) возникновение К. в. оказывается возможным, если темп-pa Т достаточно низка (гораздо ниже 2532-3.jpg -точки) и если поверхность кристалла находится в особом квантово-шероховатом состоянии, являющемся квантовым аналогом классич. атомно-шероховатого состояния (см. Кристаллизация).

Квантово-шероховатое состояние (как и классическое) характеризуется большим кол-вом термодинамически равновесных дефектов поверхности (ступеней и изломов на ступенях). Основное отличие состоит в том, что в квантовом случае изломы на ступенях ведут себя как квазичастицы (см. Дефектон), т.е. их движение, а следовательно и движение самих ступеней, практически не сопровождается диссипацией энергии. Поэтому рост и плавление кристалла с квантово-шероховатой поверхностью, обусловленные, как и в классическом случае, именно движением изломов и ступеней, могут происходить практически бездиссипа8тивно.

2532-4.jpg

Кристаллизационная волна на поверхности кристалла 4Не при Т = 0,5К, возникшая в результате удара по наружной стенке криостата.


Бездиссипативность означает, что кристалл может расти и плавиться с весьма большими скоростями уже при ничтожных внеш. воздействиях. Так, кристаллы 4Не размером 2532-5.jpg1 см с квантово-шероховатой поверхностью при T<1 К принимают равновесную форму в поле тяжести за времена 2532-6.jpg1 с. При этом поверхность кристалла имеет вид выпуклого мениска, сходного с мениском, к-рый образует поверхность жидкости, плохо смачивающей стенки сосуда. К. в. на такой поверхности (как и обычные капиллярные волны) могут быть возбуждены либо с помощью переменного электрического поля, либо при механич. вибрациях прибора (рис.).

Поверхность кристалла 4Не при низких темп-pax в зависимости от её ориентации относительно осей кристалла может находиться либо в квантово-шероховатом, либо в классич. атомно-гладком состоянии. Атомногладкая поверхность не обладает свойством бездиссипативной кристаллизации; соответственно К. в. па таких поверхностях не могут существовать. Согласно теории, К. в. могут существовать, кроме 4Не, также и в 3Не, однако лишь при Т2532-7.jpg1 мК, при к-рых жидкий 3Не становится сверхтекучим, а твёрдый 3Не - антиферромагнитным.

К. в.- одно из проявлений квантовых законов на макроскопич. уровне - для конденсиров. тела как целого.

Литература по кристаллизационным волнам

  1. Андреев А. Ф., Паршин А. Я., О равновесной форме и колебаниях поверхности квантовых кристаллов, "ЖЭТФ", 1978, т. 75, с. 1511;
  2. Кешишев К. О., Паршин А. Я., Бабкин А. В., Кристаллизационные волны в Не4, "ЖЭТФ", 1981, т. 80, с. 716;
  3. Паршин А. Я. Кристаллизационные волны в Не4, "УФН", 1981, т. 135, с. 175;
  4. Паршин А. Я. Когерентная кристаллизация и кристаллизационные волны, "Природа", 1982, № 5, с. 28;
  5. Keshishev К. О., Раrshin A. Ya., Shal'nikov A. I., Surface phenomena in quantum crystals, Soviet Scientific Reviews. Section A: Physics Reviews, v. 4, ed. by I. M. Khalatnikov, Amst., 1982;
  6. Андреев А. Ф., Квантовые кристаллы - новое состояние вещества, в сб.: Академик И. М. Лифшиц, М., 1987.

А. Я. Паршин

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution