Исследования сверхтекучих фаз 3He в аэрогеле

• Автор: Змеев, Дмитрий Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 90 с. : ил.

Глава 1. Сверхтекучий 3Не

1.1. Основные понятия

1.2. Параметр порядка В-фазы

1.3. Парамеф порядка А-фазы

1.4. Спин-орбитальное взаимодействие

1.5. ЯМР в 3Не-В

1.5.1. Уравнения Леггетта

1.5.2. Уравнения Бринкмана-Смита

1.6. Текстуры вектора нарамефа порядка в 3Не-В

1.7. Однородно прецессирующий домен

1.8. Сверхтекучий 3Не в аэрогсле

1.8.1. Теории сверхтекучей фазы А-типа
1.8.2. Измерение Пьа с помощью колебаний ОПД
Глава 2. Экспериментальная установка
2.1. Условия эксперимента
2.2. Образцы аэрогеля
2.3. Криостат ядерного размагничивания
2.4. Эксперимешальные ячейки
2.5. Спектромефы ЯМР
2.5.1. Спектрометр для непрерывного ЯМР
2.5.2. Спектрометр для продольного ЯМР
2.5.3. Спектрометр для импульсного ЯМР

Глава 3. Измерение Пв в 3Не-В в аэрогеле
3.1. Измерение Пва методом непрерывного ЯМР
3.2. Закономерности, связанные с леггегговекой частотой
3.3. Продольный резонанс в 3Не-В в аэрогеле
Глава 4. Текстуры в 3Не-В в аэрогеле
4.1. Условие на границе 3Не-В в аэрогеле с чистым 3Не
4.2. 3Не-В в аэрогеле с А-фазой на границе
Глава 5. Исследование фазы А-типа
5.1. Поперечный непрерывный резонанс
5.2. Продольный резонанс
5.3. Импульсный резонанс
5.4. Обсуждение результатов
Заключение
Литература

Термином «сверхтекучесть» П. JI. Капица назвал явление резкого уменьшения вязкости в жидком гелии-4 ниже температуры Л-перехода, которое он обнаружил в 1937 г. [1]. Как выяснилось позднее, это явление связано с переходом в макроскопическое квантовое состояние — бозе-эйнштей-новской конденсацией части атомов 4Не ниже температуры сверхтекучего перехода. При этом все атомы бозе-конденсата находятся в одном квантовомеханическом состоянии и их можно описать одной волновой функцией. Бозе-конденсация, как известно, может происходить не только в системах бозонов, но и в фермионных физических системах, например, в электронной ферми-жидкости в металлах. Это явление связано с куперов-ским спариванием фермионов. В сверхтекучем гелии-3 куперовское спаривание происходит с орбитальным моментом и ядерным спином пары равными единице. Тем самым у куперовских пар, в отличие от обычных сверхпроводников, появляются внутренние степени свободы. Такое нетривиальное спаривание обусловливает сложный вид волновой функции и широкое разнообразие всевозможных свойств 3Не, возникающих в сверхтекучем состоянии. Изучение сверхтекучего 3Не связано с большими техническими труднос1Я.ми, поскольку температура сверхтекучего перехода не превышает 2.5 мК. Развитие техники получения сверхнизких температур дало возможность открыть сверхтекучесть в 1972 г. (D. D. Osheroff, R. С. Richardson, D. М. Lee [2, 3]). Со времени открытия сверхтекучести в 3Не многие его свойства были хорошо изучены и для многих явлений были созданы количественные теории [4]. Поскольку ядра 3Не имеют ненулевой ядерный момент, а бозе-конденсат описывается общей для атомов конденсата волновой функцией, сверхтекучий 3Не можно рассматривать как своеобразное магиитоупорядоченное вещество. Поэтому широкое применение
3.1. Измерение fiBa методом непрерывного ЯМР
Измерения леггеттовской частоты с помощью колебаний ОПД ([32], рис. 3.3) позволяют определить сдвиги частот, которым соответствовуют пики 1 и 2 на рис. 3.2. Оказалось, что пик 2 сдвинут от ларморовекого значения на величину ?t/2uju, т. е. максимально возможную величину дипольного сдвига (1.20). Это означает, что пик 2 соответствует текстурному дефекту с углом отклонения вектора п от направления магнитного ноля на величину <р — 90°. Такой дефект наблюдался и в чистом He-В, например в работе [17]. Ещё одним указанием на то, что пику 2 соответствует текстурный дефект, является наблюдавшийся вблизи Тг<1 текстурный переход. На рис. 3.4 показано, что пик 2 исчезает при медленном отогреве вблизи температуры сверхтекучего перехода в аэрогеле: дефект отжигался и при последующем охлаждении не появлялся вновь. Эю связано с тем, что хотя текстура с дефектом энергетически невыгодна, переход в более выгодное состояние связан с преодолением энергетического барьера. Величина барьера определяется энергиями (1.24),(1.25),(1.26), коюрые по-разному убывают с повышением температуры. Возможно также, что вблизи TL(1 влияние окружающего образец чистого 3Не становится решающим, и это делает переход возможным. При исчезновении дефекта положение пика 1 оставалось прежним. Пику 1 соответствовала область образца аэрогеля, в которой п был отклонён на угол ip « 31°. Кроме того, пик 2 возникал не при каждом охлаждении через Тса. В этих случаях линия ЯМР совпадала по форме с линией от состояния с отожжённым дефектом. Возникновение дефекта может быть связано с неодновременным переходом 3Не в сверхтекучее состояние в объёме образца.
Тот факт, что пику 2 соответствует максимальная величина сдвига частоты ЯМР, позволил нам измерить леггегтовскую частоту в 3Не-В в