Спиновая сверхтекучесть. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Спиновая сверхтекучесть - совокупность явлений, связанных с существованием бездиссипатпвного механизма переноса намагниченности в сверхтекучем ³Не. При переходе в сверхтекучее состояние атомы ³Не образуют конденсат из куперовских пар в состоянии с полным спином S=1 (см. Гелий жидкий, Сверхтекучесть). Поэтому параметр порядка ³Не содержит угл. переменные ф, описывающие ориентацию системы спинов куперовских пар. Энергия системы не зависит ни от фазы волн функции конденсата, ни от этих угл. переменных. Такое вырождение состояний в случае возникновения градиента к--л. из углов ф приводит к появлению спинового сверхтока

, где М_i - компонента намагниченности i = х, у, z. Спиновый сверхток в сверхтекучем ³Не представляет собой встречное гидродинамич. течение двух взаимопроникающих сверхтекучих жидкостей с противоположно направленными спинами куперовских пар, не сопровождающееся переносом массы.

С. с. была обнаружена в экспериментах по ЯМР в сверхтекучем ³Не-В (А. С. Боровик-Романов, Ю. М. Буньков, В. В. Дмитриев, Ю. М. Мухарский, 1984-88) и теоретически исследована в работах И. А. Фомина (1984-88). В условиях ЯМР в качестве параметра порядка в ³Не - В удобно выбрать матрицу трёхмерных вращений

, параметризуемую тремя углами Эйлера

. Если внеш. поле Н направлено вдоль оси г, то углы

определяют направление прецессирующей намагниченности М, а угол

- вращение спиновой системы вокруг М. Угол

между М и Н определяет величину проекции намагниченности М_z, а угол

- фазу прецессии М вокруг Н. Система вырождена по углу

, к-рый можно рассматривать как фазу параметра порядка.

Экспериментально сверхтекучий ток проекции намагниченности M_zнаблюдался как вдоль приложенного поля Н, когда градиент фазы создавался за счёт продольного градиента поля, так и перпендикулярно Н по капилляру, соединявшему две эксперим. камеры, в к-рых ЯМР возбуждался от независимых генераторов на одной частоте, но с разными фазами.

Возможность экснерим. наблюдения С. с. методом ЯМР в ³Не-В связана с наблюдаемой в нём характерной особенностью зависимости частоты ЯМР w от угла

: при

частота to не зависит от

, а при

начинает резко расти. Эта особенность и существование С. с. приводят к тому, что при возбуждении ЯМР радиочастотным полем с частотой в объёме ³Не-В, помещённом в неоднородное магн. поле, этот объём разбивается на два домена: в области сильного поля (

- гиромагнитное отношение) прецессия не возбуждается вовсе и

, в поле

возбуждается прецессия на общей частоте w и с общей фазой прецессии

, определяемой генератором. При этом на границе между доменами угол

и нарастает в области более слабого поля, называемой однороднопрецессирующим доменом.

Для С. с. имеет место весь комплекс явлений, характерных для обычной сверхтекучести: четвёртый звук, ограничение величины сверхтекучего переноса намагниченности - критич. спиновый ток с образованием центров проскальзывания фазы, стационарный и нестационарный эффекты Джозефсона, квантование циркуляции сверхтекучей скорости и образование квантованных спиновых вихрей. В отличие от обычной сверхтекучести и сверхпроводимости, где фаза конденсата ненаблюдаема, фаза прецессии наблюдаема. Поэтому удаётся измерить разность фаз на концах канала, сброс фазы при одном акте проскальзывания, а также точную локализацию центра проскальзывания фазы и распределение фазы по каналу.

В отличие от обычной сверхтекучести, в ³Не-В наряду с бездиссипативным переносом намагниченности, возникающим вследствие образования когерентного состояния, при наличии градиентов углов

обязательно присутствуют и диффузионные диссинативные спиновые потоки. Спиновая диффузия, а также др. механизмы диссипации приводят к несохранению параллельной полю компоненты намагниченности, что соответствовало бы несохранению массы сверхтекучей компоненты в ⁴Не или несохранению заряда в сверхпроводниках.

Явление С. с. возможно не только в сверхтекучем ³Не-В, но и в антиферромагнетиках, релятивистские взаимодействия в к-рых сохраняют вырождение по относит. фазе прецессии намагниченности подрешёток.

Литература по спиновой сверхтекучести

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.