Микродинамика жидкого гелия в исследованиях методом рассеяния нейтронов

• Автор: Пучков, Александр Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 188 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ЖИДКОГО

ГЕЛИЯ НА СПЕКТРОМЕТРАХ ПРЯМОЙ ГЕОМЕТРИИ (ДИН-1М, ДИН-2ПР И ДИН-2ПИ) И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

1.1. Спектрометры ДИН и их основные характеристики

1.2. Криостаты для исследования жидкого гелия

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ

ЗАВИСИМОСТИ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ

ПЛОТНОСТИ БОЗЕ-КОНДЕНСАТА.

2.1. Основные представления о бозе-конденсации и ее
связи со сверхтекучестью в гелии
2.2. Теоретические оценки плотности бозе-конденсата в
жидком гелии.
2.3. Косвенные экспериментальные методы определения
плотности бозе-конденсата в жидком гелии.
2.4. Глубоко неупругое рассеяние нейтронов. Импульсная
аппроксимация.
2.5. Использование представлений импульсной 57 аппроксимации для определения плотности бозе-конденсата
из анализа спектров неупругого рассеяния нейтронов.
2.6. Использование феноменологического метода

определения плотности бозе-конденсата из анализа спектров неупругого рассеяния нейтронов. Подгоночные модели.
2.7. Исследование относительной плотности бозе- 77 конденсата в жидком гелии под давлением.
2.8. Средняя кинетическая энергия на атом в жидком 85 гелии.
2.8.1. Термодинамическое определение средней 85 кинетической энергии.
2.8.2. Определение средней кинетической энергии по 87 предельному значению второго момента структурного динамического фактора
2.8.3. Определение средней кинетической энергии в
рамках феноменологического анализа
экспериментальных спектров неупругого рассеяния нейтронов гелием.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ 92 СПЕКТРА ВОЗБУЖДЕНИЙ ЖИДКОГО ГЕЛИЯ.
3.1. Результаты анализа экспериментальных спектров с 93 использованием упрощенной модели в виде суперпозиции гауссианов.
3.2. Принцип детального равновесия в нейтронных
исследованиях жидкого гелия.
3.3. Результаты анализа экспериментальных спектров с
использованием модели затухающего гармонического
осциллятора.

3.3.1 Первичная обработка данных и получение
структурного динамического фактора при постоянной
передаче импульса.
3.3.2. Определение однофононной составляющей
структурного динамического фактора жидкого гелия.
3.3.3. Функция разрешения спектрометра ДИН-2ПИ в 125 случае исследования систем с сильной дисперсией.
3.3.4. Модель затухающего гармонического 131 осциллятора.
3.3.5. Температурная зависимость параметров
подгоночной модели.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
СТРУКТУРНОГО ДИНАМИЧЕСКОГО ФАКТОРА ЖИДКОГО ГЕЛИЯ.
4.1. Сравнение результатов эксперимента с моделью 154 Г лайда-Гриффина.
4.2. Анализ температурной зависимости 158 структурного динамического фактора при передачах импульса 0,4-0,бД-1.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

возможно. Практический интерес возник лишь тогда, когда началось интенсивное изучение свойств жидкого гелия и выяснилось, что эта квантовая жидкость не затвердевает вплоть до абсолютного нуля. Дополнительный интерес к явлению бозе-конденсации вызвало открытие Капицей явления сверхтекучести 4Не. В 1938 г. Ф.Лондон [32] высказал предположение о возможной связи сверхтекучести гелия с явлением бозе-конденсации, а Тисса [33] ввел представление о двухжидкостной модели сверхтекучего гелия, отождествив сверхтекучую компоненту с той частью жидкости, которая перешла в состояние БК. Хотя двухжидкостная модель оказалась весьма плодотворной, вскоре выяснилась невозможность прямого отождествления БК со сверхтекучей компонентой. Ландау подверг критике это предположение [34], указав на то, что в основном состоянии при Т=0 жидкий гелий полностью переходит в сверхтекучее состояние, но в то же время сохраняет высокий уровень нулевой энергии. Кроме того, предположение об идентичности сверхтекучей компоненты с БК противоречит экспериментально наблюдаемым механокалориметрическому эффекту и эффекту фонтанирования. Стало ясно, что в реальном жидком гелии взаимодействие между атомами уменьшает количество бозе-конденсата (относительную плотность бозе-конденсата) и что при Т=0 не все частицы могут иметь импульсы, равные нулю. Феноменологическая теория сверхтекучести Ландау прямым образом не связывала это явление с появлением БК, а требовала лишь наличия определенного типа спектра элементарных возбуждений в жидкости (спектра бозевского типа). Ландау предложил конкретный вид кривой дисперсии элементарных возбуждений в 4Не, блестяще подтвердившийся потом экспериментально. Понадобилось еще более десяти лет для