Сверхтекучий 3He в "упорядоченном" аэрогеле

• Автор: Сенин, Андрей Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 75 с. : ил.

Оглавление

Введение

Глава 1. Сверхтекучий 3Не

1.1 Основные понятия

1.2 Спин-орбитальное взаимодействие

1.3 ЯМР в сверхтекучем 3Не

1.4 Сверхтекучий 3Не в кремниевом аэрогеле

1.5 Влияние анизотропии аэрогеля на свойства сверхтекучего 3Не

1.6 “Упорядоченный” аэрогель

1.7 Спиновая динамика искаженной АВМ фазы в двумерном состоянии ЛИМ

Глава 2. Экспериментальная установка
2.1 Условия экспериментов
2.2 Образцы аэрогеля
2.3 Рефрижератор растворения
2.4 Ступень ядерного размагничивания
2.5 Спектрометры ЯМР
2.6 Экспериментальная камера
Глава 3. Фазовая диаграмма сверхтекучего 3Не в “упорядоченном”
аэрогеле
3.1 Измерение спиновой диффузии
3.2 Сверхтекучий переход
3.3 Фазовая диаграмма
3.4 Низкотемпературная фаза
3.5 Высокотемпературные фазы

3.6 Полярная фаза
Глава 4. Эксперименты в сжатом аэрогеле
Глава 5. Идентификация ЕБР2 фазы
Заключение
Список публикаций
Литература

Введение
Сверхтекучесть объясняется переходом вещества в макроскопическое квантовое состояние, описываемое одной волновой функцией и возникающее вследствие бозе-эйнштейновской конденсации. В системах фермионов бозе-конденсация происходит благодаря куперовскому спариванию, причем в сверхтекучем 3Не образование куперовских пар происходит с орбитальным моментом и спином пары равными единице. Такое триплетное спаривание приводит к сложному виду волновой функции и широкому разнообразию свойств сверхтекучего 3Не. Сверхтекучесть 3Не была открыта в 1972 г. [1], и было установлено, что в слабых магнитных полях реализуются две сверхтекучие фазы — А и В с параметрами порядка АВМ (модель Андерсона-Бринкмана-Мореля [2]) и BW (модель Бальяна-Вертхамера [3]) соответственно. К настоящему времени свойства чистого сверхтекучего 3Не хорошо изучены [4-6], и многие его свойства не только качественно, но и количественно хорошо описываются теорией. Такая идеальная модельная система представляет интерес для изучения влияния примесей на сверхтекучесть. Эта задача осложняется тем, что сверхтекучий 3Не — очень чистое вещество: при температурах порядка 1 мК, когда 3Не становится сверхтекучим, все примеси вымерзают, а изотоп 4Не уже практически не растворяется в 3Не. Нетривиальным решением этой проблемы стало использование аэрогеля в качестве примеси. Это стало возможным благодаря развитию технологии по получению аэрогелей высокой пористости (~98%). Аэрогель — это легкий высокопористый материал, обладающий рядом уникальных физических свойств, которые привлекают внимание исследователей, работающих в различных областях науки и техники. Аэрогель представляет собой жесткий каркас из переплетенных тонких нитей. Толщина нитей (3-10 нм) меньше длины
суток. При этом среднее значение поля в области ступени ядерного размагничивания составляет 6 Тл при токе в соленоиде 150 А (используется источник тока Вгикег В-ССБЗОО). Затем ступень термически изолируется от рефрижератора растворения с помощью сверхпроводящего теплового ключа. Он находится внутри соленоида теплового ключа и представляет собой две свинцовые пластины, припаянные к камере растворения и к медному хладопроводу, идущему к ступени ядерного размагничивания. Если пренебречь неадиабатическими эффектами, то температура ступени при размагничивании прямо пропорциональна магнитному полю. Таким образом, уменьшая ток соленоида размагничивания, можно достичь температур, существенно меньших, чем стартовая температура ступени. Размагничивание проводится медленно (~ 6-7 часов), чтобы уменьшить разогрев из-за токов Фуко. В зависимости от величины паразитных теп-лопритоков (обычно они составляют несколько нВт) и типа эксперимента один цикл размагничивания даёт возможность проводить исследования при температурах ~1 мК от 2 до 10 суток.
2.5. Спектрометры ЯМР
Рассеянное поле основного соленоида размагничивания в области экспериментальной ячейки компенсируют специальные катушки, включенные последовательно с ним. Вертикальное магнитное поле, необходимое для ЯМР экспериментов, создается отдельным седловидным соленоидом с однородностью поля ~10-5 в области ~1 см. Чтобы иметь возможность отклонять магнитное поле имеется еще один седловидный соленоид, намотанный так, чтобы создавать горизонтальное магнитное поле. Его однородность была несколько хуже (~10-4). Для компенсации остаточных градиентов магнитного поля используются дополнительные