Динамические и нестационарные явления на поверхности и в объеме конденсированного водорода

• Автор: Левченко, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 173 с. : ил

Оглавление

Общая характеристика работы

Предисловие

%• Глава 1. Введение. Основные представления о предмете

исследований.

1.1 Заряды в жидком и твердом водороде

1.2. Реконструкция заряженной поверхности жидкости

1.3. Линейные и нелинейные волны на заряженной поверхности 31 жидкости

Глава 2. Движение зарядов в объеме и через поверхность жидкого

водорода.

2 Л. Методика измерений

2.2. Движение зарядов в жидком водороде
2.3. Прохождение отрицательных зарядов через поверхность
2.4. Вырывание зарядов из-под поверхности жидкого водорода
2.5. Обсуждение
2.6. Заключение 62 Глава 3. Реконструкция заряженной поверхности жидкого
водорода в электрическом поле
3.1. Экспериментальная методика
3.2. Солитон на заряженной поверхности жидкого водорода
V 3.3. Заряженная капля в электрическом поле
3.4. Обсуждение
3.5. Заключение 84 Глава 4. Волны на заряженной поверхности тонкого слоя жидкого
водорода
4.1. Методика возбуждения и регистрации волн на поверхности жидкости
4.2. Спектр колебаний заряженной поверхности жидкости в электрическом поле
4.3. Обсуждение
4.4. Заключение 97 Глава 5. Волновая турбулентность на поверхности жидкого
водорода
5.1. Экспериментальная методика и процедура обработки результатов
5.2. Наблюдение кроссовера: измерения с помощью тонкого и широкого лучей
5.3. Комбинационные частоты
5.4. Влияние вида накачки на зависимость корреляционной функции
от частоты
5.5. Зависимость граничной частоты от амплитуды волны на частоте
& накачки
5.6. Обсуждение

5.7. Заключение
Глава 6. Движение зарядов в твердом водороде 6.1. Времяпролетная методика измерений скорости движения зарядов
в твердом водороде 6.2. Движение зарядов в образцах твердого водорода переменного
орто-парасосотава
6.3. Диффузия зарядов в твердом водороде и дейтерии 6.4. Диффузия отрицательных зарядов и вакансий в кристаллах
параводорода
6.5. Обсуждение
6.6. Заключение
Основные результаты и выводы
Список цитированной литературы
Список основных публикаций по диссертации

Общая характеристика работы
Актуальность проблемы.
Заряды, инжектированные в конденсированный гелий и водород, открыли новые экспериментальные возможности, и за последние 30 лет исследования их свойств составили целое направление в физике конденсированного состояния. Особо плодотворными оказались исследования взаимодействия зарядов с поверхностью жидкости. К достоинству этой квазидвумерной системы зарядов следует отнести уникальность проявляемых ею свойств и чистоту физической картины взаимодействия зарядов с поверхностью и между собой. Это делает такие исследования особо привлекательными.
Взаимодействие зарядов с поверхностью жидкости определяет в большей мере их подвижность при низких температурах, а также изменяет динамические и статические свойства самой поверхности [1]. Известно, что заряженная плоская поверхность жидкости во внешнем электрическом поле, приложенном перпендикулярно поверхности, теряет устойчивость в полях выше некоторого критического значения [2]. Дальнейшее поведение заряженной поверхности зависит от условий наблюдений. При фиксированной плотности зарядов, меньшей максимально достижимой в данном поле, можно наблюдать явление реконструкции, заключающееся в образовании статической деформации на поверхности. Для слабо заряженной поверхности жидкого гелия наблюдается возникновение отдельных многозарядных лунок [3] с характерными размерами сравнимыми с капиллярной длиной. С повышением концентрации зарядов реализуется иная ситуация - на поверхности возникает луночный кристалл

В случае полной экранировки поверхностными зарядами приложенного электрического поля стационарную реконструкцию

на поверхности воды, результаты которых могут быть сравнены с предсказаниями теории.
# Высоковозбужденное состояние системы со многими степенями свободы, в котором имеется направленный в к-пространстве поток энергии, называется турбулентным. В режиме турбулентности система находится вдали от своего термодинамического равновесия и характеризуется существенным нелинейным взаимодействием степеней свободы, а так же диссипацией энергии. Нелинейное взаимодействие приводит к эффективному перераспределению энергии между степенями свободы (модами).
Турбулентность можно наблюдать в системах, где частоты возбуждения (накачка энергии) и диссипации энергии сильно разнесены по шкале частот. К таким системам относятся ветровые волны на поверхности океана [51] и крупномасштабные течения в атмосфере Земли
# [52]. Взаимодействие этих двух мощных нелинейных систем в основном определяет погоду. Также к таким системам можно отнести спиновые волны в твердых телах [53] и волны в плазме [54]. Изучение особенностей распространения энергии в этих системах представляет большой интерес, как для фундаментальной нелинейной физики, так и с точки зрения практических приложений.
В данной диссертации представлены результаты исследований нелинейных капиллярных волн на поверхности жидкого водорода.
К достоинствам жидкого водорода в экспериментах по турбулентности можно отнести относительно низкую величину коэффициента кинематической вязкости V и большое значение коэффициента нелинейности капиллярных волн У~(а/р3)'4 (а коэффициент поверхностного натяжения, р - плотность жидкого
Щ водорода). В таблице 1 сравниваются значения параметров для