Макроскопическая квантовая нуклеация в фазовых переходах первого рода при низких температурах

• Автор: Бурмистров, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 270 с. : ил.

1 Экспериментальные исследования по квантовой нуклеации в гелиевых системах

1.1 Устойчивость фаз и метастабильные состояния

1.2 Возможность экспериментального наблюдения макроскопической квантовой

нуклеации

1.3 Стохастические элементы процесса зародышеобразования

1.4 Фазовый переход жидкость - кристалл в 4 Не

1.5 Расслоение жидких и твердых растворов 3Не-4Не

1.6 Кавитация в квантовых жидкостях 3Не и 4Не

2 Феноменологическая теория квантовой кинетики фазовых переходов первого рода в однокомпонентных нормальных системах

2.1 Классическое описание роста зародышей в метастабильной вязкой жидкости

2.2 Квантовое описание взаимодействия зародыша со средой

2.3 Устойчивость классической траектории и переход на квантовый режим нуклеации
2.4 Предел слабой и сильной диссипации
2.5 Роль процессов релаксации при туннелировании через потенциальный барьер
2.6 Об устойчивости стационарного роста зародышей в нормальной жидкости
3 Квантовая нуклеация вблизи спинодали

3.1 Особенности зародышеобразования вблизи границы абсолютной неустойчивости. Энергия и спектр флуктуаций плотности
3.2 Квантовое описание процесса зародышеобразование и эффективное действие
3.3 Влияние времени релаксации на скорость квантового распада метастабильной среды
3.4 Свойства квантового спинодалыгого распада в бозе- и ферми-жидкостях
4 Кинетика зародышеобразования в сверхтекучей жидкости
4.1 Кинетическая энергия зародыша
4.2 Гидродинамический и баллистический режимы роста зародыша
4.3 Влияние вихреобразования на рост зародыша
5 Квантовая нуклеация кавитационных пузырьков в жидком гелии
5.1 Кавитационная прочность жидкости и ее связь с нуклеацией пузырьков
5.2 Динамика роста пузырьков в жидкости
5.3 Диссипация и излучение звука при квантовой кавитации
5.4 Проявление конечной сжимаемости при квантовой кавитации в сверхтекучем 4Не
5.5 Влияние диссипации и вязкости при кавитации в нормальном 3Не
6 Квантовое расслоение пересыщенного нормального раствора
6.1 Фазовая диаграмма раствора 3Не-4Не
6.2 Термодинамика и энергия образования капли новой фазы
6.3 Кинетическая энергия зародыша и принципиальная роль диффузии
6.4 Вероятность квантового распада раствора при диффузионном механизме расслоения раствора
6.5 Закритический рост капель новой фазы
7 Критическое пересыщение сверхтекучих растворов 3Не-4Не
7.1 Динамика роста капли с-фазы и излучение 2-ого звука. Уравнение Рэлея-Плессе
7.2 Влияние мод 1-ого и 2-ого звуков на скорость квантовой нуклеации
7.3 Баллистический режим нуклеации

7.4 Термоактивационный режим вблизи трикритической точки
7.5 Сопоставление теории гомогенного зародышеобразования с экспериментальными данными по расслоению сверхтекучего раствора 3Не-4Не
8 Квантовая иуклеация в низкоразмерных системах
8.1 Неприменимость квазистационарного приближения. Влияние сжимаемости
8.2 Эффективное действие в двумерной системе
8.3 Скорость нуклеации критической ступеньки
8.4 Закритический рост ступеньки
8.5 Зародышеобразование в одномерной системе
9 Гетерогенный механизм образования с-фазы на квантованных вихрях
9.1 Структура квантованного вихря в насыщенном растворе 3Не-4Не
9.2 Энергия зародышеобразования иа вихре
9.3 Скорость термоактивационный и квантовой нуклеации на вихре. Температура перехода на квантовый режим
9.4 Линия быстрого зародышеобразования и численные оценки
10 Свойства фазовой границы между нормальной и сверхтекучей фазами раствора 3Не-4Не
10.1 Квантованный вихрь вблизи межфазной границы. Влияние на форму границы213
10.2 Тангенциальная неустойчивость Кельвина-Гельмгольца
10.3 Прохождение звука через межфазную границу. Кинетический коэффициент роста границы
10.4 Колебательный спектр жидкой капли в жидкости с высокоподвижной межфазной границей
10.5 Акустические свойства жидкой капли с высокоподвижной границей
10.6 Устойчивость межфазной границы раствора 3Не-4Не в электрическом поле
в условиях микрогравитации
Заключение
Литература •

Из рассмотренного выше видим, что движение подсистемы в классически доступной области при достаточно медленных скоростях таких, что характерное время движения много больше времени релаксации среды к равновесию, описывается уравнением
где Ь - лагранжиан рассматриваемой подсистемы
) = тШ2-и(Я) (2.61)
а в правой части уравнения (2.60) стоит сила трения, описывающая диссипацию энергии с коэффициентом трения /1((^). Соответственно, на мнимой оси времени такому медленному движению координаты С) отвечает эффективное действие 5ц[<2(г)]
-9/2 / . 2 0/2
ЗДЭ(г)] =/*■ + и((3) + У<1т'ъ{ЯгКг{т - т')ъШ (2.62)
-0/2 -0/2 ) где вершина 7г(<Э) связана с коэффициентом трения соотношением (2.52), а К(г)
есть г-представление первой фурье-гармоники | шп п разложении (2.43)
Кі{т) = Кі(шп) ехр, Кі(ип) =|
^ (2.63)
7ГГ2 8т2(7гТг)
Воспользуемся тем, что Кх(шп) равна нулю на нулевой мацубаровской частоте, т.е.
Г0/2

Кі(т)с1т = 0 (2.64)
0/2
и представим нелокальный член в (2.62) в виде квадрата разности. Тогда Бе[ равно
М<2(т)] = (2.65)
^+ит+1
-0/2 )
Это и есть искомый результат. При постоянной массе и омической диссипации (вершина 7і(<3) “ линейная функция С}) эффективное действие рассматривалось в работах [60, 63].
Аналогично можно рассмотреть члены, пропорциональные <5, 3 от <2 и С}'
Оз{<Э,С?) = ъ МЫ#) (2-66)