Читать «Большая Советская Энциклопедия (СВ)» онлайн - страница 103

  Остальная часть Не II — сверхтекучая компонента — вязкостью не обладает и поэтому свободно протекает через узкие щели и капилляры; её плотность r_s= r —  r_n, где r — плотность жидкости. При Т = 0, r_s= r, при увеличении температуры концентрация квазичастиц растет, поэтому r_s уменьшается и, наконец, обращается в нуль при Т = Т_l (С. в l-точке исчезает, рис. 1). Согласно теории Ландау, жидкость перестаёт быть сверхтекучей и в случае, когда скорость её потока превышает критическое значение, при котором начинается спонтанное образование ротонов (см. ). При этом сверхтекучая компонента теряет импульс, равный импульсу испускаемых ротонов, и, следовательно, тормозится. Однако экспериментальное значение критической скорости существенно меньше той, которая требуется по теории Ландау для разрушения С.

  С микроскопической точки зрения появление С. в жидкости, состоящей из атомов с целым спином (), например атомов ⁴He, связано с переходом при Т< Т_l значительного числа атомов в состояние с нулевым импульсом. Это явление называется , а совокупность перешедших в новое состояние атомов — Бозе-конденсатом. Существование в Не II атомов, обладающих различным характером движения, — атомов конденсата и атомов, не вошедших в конденсат, — приводит к двухжидкостной гидродинамике Ландау (Н. Н. ; 1947, 1963). Состояние всех частиц Бозе-конденсата описывается одной и той же квантовомеханической (конденсатной функцией) y = , где n_o — плотность конденсата, j — фаза волновой функции. В случае, если атомы слабо взаимодействуют между собой, n_o совпадает с r_s. В Не II из-за сильного взаимодействия атомов n_o составляет при Т = 0 лишь несколько процентов r_s. Скорость движения сверхтекучей компоненты u_s связана с j соотношением , где  — функции j, m —  масса атома ⁴He,  и h — . Это означает, что сверхтекучая компонента движется потенциально (см. ) и, следовательно, не испытывает сопротивления со стороны обтекаемых ею предметов и стенок канала или сосуда.

  Потенциальность течения сверхтекучей компоненты может нарушаться на осях т. н. квантованных вихрей, которые отличаются от вихрей в обычных жидкостях (см. ) тем, что вокруг оси вихря квантуется (Л. , 1948; Р. , 1955). Квант циркуляции скорости равен h/m. Квантованные вихри осуществляют взаимодействие между сверхтекучей и нормальной компонентами сверхтекучей жидкости. Это взаимодействие приводит хотя и к слабому, но конечному затуханию потока сверхтекучей жидкости в замкнутом канале. При некоторой скорости движения сверхтекучей компоненты относительно нормальной компоненты или стенок сосуда квантованные вихри начинают образовываться настолько интенсивно, что свойство С. исчезает. В рамках этой теории С. пропадает при скоростях, существенно меньших предсказываемых теорией Ландау и более близких к реальным значениям критической скорости. Квантованные вихри наблюдаются экспериментально при вращении сосуда с Не II. Кроме того, в экспериментах с ионами, инжектируемыми в Не II, обнаружены квантованные вихри, имеющие форму кольца.