А-подобная фаза 3He в анизотропном аэрогеле

• Автор: Краснихин, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 66 с. : ил.

Оглавление
Введение
Г лава 1. Свойства сверхтекучего 3Не
1.1. Основные понятия
1.2. Спин-орбитальное взаимодействие и ЯМР в сверхтекучем 3Не
1.3. Сверхтекучий 3Не в аэрогеле
1.4. АВМ фаза в состоянии Ларкина-Имри-Ма
1.5. Свойства ЯМР 3Не в АВМ фазе в состоянии Ларкина-Имри-Ма
Глава 2. Экспериментальная установка
2.1. Условия эксперимента
2.2. Криостат
2.3. Образцы аэрогеля
2.4. Экспериментальная камера
2.5. Спектрометры ЯМР
2.6. Спектрометр для поперечного непрерывного ЯМР
2.7. Спектрометр для импульсного ЯМР
Глава 3. ЯМР эксперименты в сверхтекучем 3Не в анизотропном аэрогеле
3.1. Измерения леггеттовской частоты в A-подобной фазе
3.2. Непрерывный ЯМР в образцах №2 и №3
3.3. Результаты экспериментов по импульсному ЯМР
3.4. Зависимости параметра q от деформации
3.5. Скорость продольной релаксации намагниченности

Глава 4. А-подобная фаза в двухосно анизотропном аэрогеле
4.1. Двухосная анизотропия
4.2. Обсуждение результатов эксперимента №1
4.3. Обсуждение результатов эксперимента №2
4.4. Обсуждение результатов эксперимента №3
Заключение
Литература

Введение
Открытие сверхтекучести 3Не в 1972 г [1], [2] дало серьезный импульс развитию физики низких температур и физики конденсированного состояния. Сверхтекучесть 3Не связана с куперовским спариванием с орбитальным моментом 7 = 1 и полным ядерным спином S = 1. Такое спаривание, называемое триплетным, приводит к большому разнообразию физических свойств и допускает большое количество вариантов построения волновой функции системы.
На эксперименте в чистом 3Не наблюдаются только три различные сверхтекучие фазы. В слабых магнитных полях реализуются А фаза и В фаза, а в сильных магнитных полях в ним добавляется еще и Ai фаза. Свойства чистого 3Не хорошо изучены, а теория отлично согласуется с экспериментом. Очевидный интерес представляет изучение влияния примесей на столь сложный тип сверхтекучести. Однако при сверхнизких температурах 3Не является почти идеально чистым веществом. Смесь 3Не и 4Не при сверхнизких температурах расслаивается на две фазы, причем в фазе, богатой гелием-3, практически не содержится 4Не. Прочие вещества при таких температурах вымерзают на стенках экспериментальной ячейки. По этой причине единственный способ внести примеси - это поместить внутрь ’Не жесткий каркас из достаточно тонких нитей. Характерная толщина этих нитей должна быть меньше, чем длина когерентности куперовской пары (несколько сотен ангстрем). В противном случае каркас будет играть роль множества стенок, а не однородных примесей для сверхтекучего 3Не. В качестве такого каркаса стали использовать аэрогель из оксида кремния (,silica aerogel) высокой пористости. Аэрогель представляет из себя «мочалку» из нитей Si02. Характерный диаметр нитей - 30 - 50 А, а расстояние между ними - 500 - 1000 А. Вскоре было установлено, что аэрогель достаточно малой плотности (или, что то же самое, высокой пористости) не полностью подавляет сверхтекучесть 3Не, а лишь уменьшает темпе-

Нужно отметить, что для непрервыного ЯМР при направлении поля перпендикулярно оси сжатия, т.е. в обозначениях формулы (1.19) >5 = 0 и /л = 90°, сдвиг частоты от ларморовской вычисляется по формуле:
л пл
(o = q—J- (3.2)
2сзь
т.е. в направлениях магнитного поля вдоль оси деформации (вдоль вектора /) (3.1) и перпендикулярно оси деформации (3.2) сдвиг имеет разный знак, но одинаковую величину. Потому для разных образцов с разными направлениями (вдоль и поперек оси образца) и величинами поля удобно сравнивать величину «эффективного» сдвига от ларморовской частоты, который определяется как (0.‘А) = 2о|А©|
Результаты для «эффективного» сдвига в образце №1 представлены на рис. 3.1 незакрашенными квадратами. Для сравнения с этими результатами мы взяли данные для зависимости «эффективного» сдвига частоты от температуры для еще четырех образцов аэрогеля из работ [7], [8], [11], [30]. Все эти данные были получены при разных давлениях (от 25,0 до 29,3 бар), но были пересчитаны на давление 26,0 бар (для этого использовалась зависимость леггеттовской частоты от давления в объемной А фазе, измеренная в работе [31]). Для пересчета использовались следующие коэффициенты: 0,854 для 29,3 бар, 0,881 для 28,6 бар, 0,949 для 27,2 бар, 1,066 для 25 бар. Для корректного сравнения во всех образцах была единообразна введена температура сверхтекучего перехода в 3Не. Дело в том, что не удается однозначно определить температуру сверхтекучего перехода Тса. Обычно на эксперименте Тса определяют как температуру, при которой на отогреве исчезает сдвиг частоты. Нужно отметить, что на отогреве и А-подобная, и В-подобная фазы должны иметь одинаковые температуры перехода в нормальную фазу. Однако при отогреве из В-подобной фазы сдвиг частоты ис-