второй звук

ВТОРОЙ ЗВУК - слабозатухающие колебания темп-ры и энтропии в сверхтекучем гелии (HeII, см. Гелий жидкий). Существование В. з. обусловлено появлением дополнит. степеней свободы в HeII в результате фазового перехода гелия в сверхтекучее состояние (см. Звук в сверхтекучем гелии); в обычных же средах температурные колебания затухают на расстояниях порядка длины волны. Скорость распространения В. з. u₂ определяется из ур-ний гидродинамики сверхтекучей жидкости (в двухкомпонентной модели, см. Ландау теория сверхтекучести ).Если пренебречь аномально малым для гелия коэф. теплового расширения, то в волне В. з. осциллируют только темп-pa T и энтропия S. а плотность r и давление р остаются постоянными. Распространение В. з. не сопровождается переносом вещества (поток вещества ), причём сверхтекучий и нормальный компоненты, имеющие плотности , колеблются со скоростями в противофазе относительно друг друга.

В. з. можно также интерпретировать как колебания концентрации квазичастиц в сверхтекучем гелии. В чистом ⁴He это колебания в системе ротонов и фононов ,а в растворе ³He в HeII при низких темп-pax, когда число ротонов и фононов мало, это в осн. колебания концентрации примесных квазичастиц ³He, причём u₂ существенно зависит от концентрации ³He в растворе. В точке перехода в сверхтекучее состояние (в -точке) u₂ обращается в нуль. Температурная зависимость (С - теплоёмкость гелия) для чистого ⁴He приведена на рис. При уменьшении темп-ры u₂ стремится к предельному значению , где u₁ - скорость первого (обычного) звука в гелии. В растворах ³He-HeII при низких темп-pax величина u₂ близка (в меру малости концентрации ³He) к где - фермиевская скорость в системе примесных квазичастиц ³He. В вырожденных растворах ³He-⁴He скорость В. з. растёт с ростом магн. поля и при полной поляризации ядерной спиновой системы ³He превосходит своё значение в отсутствие поля примерно в раза.

Вблизи поверхности Не II может распространяться поверхностный В. з., т. е. колебания в системе поверхностных квазичастиц сверхтекучего гелия (т. н. рип-плонов).

В растворе ³He-Не II атомы ³He притягиваются к поверхности Не II и образуют связанную с поверхностью систему двумерных поверхностных квазичастиц. Наблюдавшийся в растворе ³He-He II поверхностный В. з. представляет собой колебания концентрации поверхностных примесных квазичастиц ³He.

По аналогии с В. з. в сверхтекучем гелии В. з. иногда называют также и колебания концентрации в газе др. квазичастиц, напр. в газе фононов твёрдого тела.

Существование В. з. и скорость его распространения предсказали независимо Л. Д. Ландау (1941) и Л. Тиса (L. Tisza, 1938), метод генерации В. з. предложен E. M. Лифшицем (1944). В. з. в Не II был экспериментально обнаружен В. П. Пешковым (1944). Поверхностный В. з., предсказанный А. Ф. Андреевым и Д. А. Компанейцем (1972), был наблюдён в растворе ³Не-Не II амер. учёными в 1974.

Лит. см. при ст. Звук в сверхтекучем гелии.

А. Э. Мейерович.

   <<      Предметный указатель      >>