Anden lyd i flydende helium

Den anden lyd i flydende helium  er et specifikt kvantemekanisk fænomen i flydende helium såvel som i nogle andre stoffer, der består i tilstedeværelsen af ​​to lydhastigheder for to dele af energispektret af elementære excitationer, fonon og roton.

Den anden lyd er svagt dæmpede svingninger af temperatur og entropi i superflydende helium. Udbredelseshastigheden af ​​den anden lyd bestemmes ud fra ligningerne for hydrodynamik af en superfluid væske i en to-komponent model . Hvis vi negligerer den unormalt lille termiske udvidelseskoefficient for helium, så svinger kun temperaturen og entropien i den anden lydbølge , mens tætheden og trykket forbliver konstant. Udbredelsen af ​​den anden lyd er ikke ledsaget af overførsel af stof. I den anden lyd foregår varmeoverførslen ved bølgende bevægelse snarere end ved den mere velkendte diffusionsmekanisme. Dette resulterer i meget høj varmeledningsevne. Navnet "anden lyd" skyldes, at hedebølgernes bevægelse ligner lydens udbredelse i luft.

Anden lyd i flydende helium

Den anden lyd i helium II observeres ved temperaturer under lambdapunktet (2,1768 K), når 4 He går over i en superflydende tilstand og har en næsten ideel termisk ledningsevne. Når temperaturen falder til 0 K, øges temperatur- og entropibølgernes hastigheder. De kan genereres og observeres i en resonator. Ved en temperatur på 1,8 K forplanter temperaturbølgen sig med en hastighed på cirka 20 m/s. Resultater om heliums superfluiditet i faste stoffer blev også udtrykt, men der blev stillet spørgsmålstegn ved dem i en række kilder [1] .

Den anden lyd kan også tolkes som fluktuationer i koncentrationen af ​​kvasipartikler i superfluid helium. I ren 4 He er disse vibrationer i systemet af rotoner og fononer .

Eksistensen af ​​den anden lyd blev teoretisk forudsagt af Landau , den beregnede værdi var 25 m/s. Faktisk målt - 19,6 m/s [2] .

Anden lyd i andre stoffer

3 Han har også anden lyd under 2,5 mK, 6 Li er også tæt på 0 K. Superfluiditet af 6 Li blev observeret ved 50 nK ved MIT i april 2005 [3] . Anden lyd observeres også i nogle dielektriske faste stoffer, såsom Bi og NaF. I 2019 blev den anden lyd opdaget i grafit [4]

Noter

  1. Superfluiditet af fast helium: fornemmelse annulleret? . Hentet 6. december 2009. Arkiveret fra originalen 30. oktober 2008.
  2. Akademiker P. L. Kapitsa, Egenskaber af flydende helium . Dato for adgang: 18. maj 2014. Arkiveret fra originalen 21. februar 2016.
  3. En ny tilstand af stof - en gas med høj temperatur superfluiditet blev opnået af fysikere ved Massachusetts Institute of Technology . Hentet 6. december 2009. Arkiveret fra originalen 12. marts 2016.
  4. S. Huberman1, RA Duncan, K. Chen, B. Song, V. Chiloyan, Z. Ding, AA Maznev, G. Chen, KA Nelson Observation af anden lyd i grafit ved temperaturer over 100 K Arkiveret 4. maj 2019 kl. the Wayback Machine // Science , 26. apr 2019: Vol. 364, hæfte 6438, s. 375-379