Roton

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 18. april 2021; checks kræver 6 redigeringer .

Roton
Spektret af elementære excitationer i flydende helium
Sammensætning:	Kvasipartikel
Klassifikation:	Biroton
Hvem og/eller hvad er den opkaldt efter?	Fra lat. roto - "drej, spin"
Antal typer:	en

Roton (fra latin roto - "jeg roterer, spinder") er en elementær excitation ( kvasi -partikel ) i superfluid 4 He, forbundet med atomstrukturen af superfluid helium og har et kvadratisk energispektrum nær momentum , hvor er den karakteristiske interatomare afstand. Udseendet af sådanne kvasipartikler har en særlig effekt på adfærden af en superfluid væske i temperaturområdet omkring en kelvin . Udtrykket blev introduceret af I. E. Tamm [1] . $E(p)$ $p_{0}\sim h/a$ $-en$

Energispektrum af excitationer i 4 He

Energispektret af elementære excitationer i helium har en lineær afhængighed i den indledende del, et lokalt minimum ( , ), hvor det svarer til en temperatur på omkring 8,6 K . Elementære excitationer af den lineære del af spektret kaldes normalt fononer . Elementære excitationer i området tæt på kaldes rotoner. $p_{0}$ $E_{0}$ $E_{0}$ $p_{0}$

Phonon energi

Fononer har en lineær spredningslov . Fononenergien er relateret til kvasi-momentum ved følgende simple udtryk:

$E=cp$ , hvor с ≈965 m/s er lydens hastighed i helium.

Energi rotoner

Energien af rotoner nær det lokale minimum af spredningskurven har en kvadratisk form [2] :

$E(p)=\Delta +{\frac {(p-p_{0})^{2}}{2\mu }}$

Her har den en værdi i størrelsesordenen 8,6 K i temperaturenheder af energi, er den effektive masse. De beregnede værdier for positionen af minimum af spektrets rotonzone og rotonernes effektive masse [3] : $\Delta$ $\mu$

${\frac {p_{0}}{h}}=1{,}99\cdot 10^{{10}}$ m −1 , , hvor er massen af et frit heliumatom. $\mu =0{,}26m_{\mathrm {He} }$ $m_{\mathrm {Han} }$

Landau kriterium

Den fysiske betydning af udseendet af rotoner i energispektret svarer til udseendet af hvirvelbevægelser i en superfluid væske. Og selvom hvirvelen i sig selv eksisterer ikke-dissipativt, kræver dens dannelse energi, som går tabt af systemet. Der opstår således friktion. Betingelsen for ikke-fremkomsten af sådanne kvasipartikler er Landau-superfluiditetskriteriet . Det er klart, at opfyldelsen af dette kriterium for bevægelse af en væske med en given hastighed kan repræsenteres som fraværet af skæringen af en lige linje med afhængigheden af energispektret af elementære excitationer. Tilstedeværelsen af sådanne skæringspunkter indikerer muligheden for udseendet af kvasipartikler af den tilsvarende del af energispektret med den samtidige opfyldelse af lovene om bevarelse af momentum og energi. Teoretisk set bør betingelsen om ikke-dissipativ bevægelse være opfyldt op til hastigheder på omkring 80 m/s, men i praksis krænkes superfluiditet ved meget lavere hastigheder på grund af den højenergiske del af spektret. $V$ $E=Vp$ $E(p)$

Indflydelse på varmekapacitet og andre egenskaber

Rotoner spiller en vigtig rolle i egenskaberne af superfluid helium ved T ≈ 0,6 K. De bestemmer eksistensen af termer for varmekapacitet, entropi, normal tæthed osv., som afhænger eksponentielt af temperaturen. Således har varmekapaciteten ved temperaturer under 0,6 K en phonon temperaturafhængighed:

$C_{p}\sim T^{3}$ .

Ved temperaturer over 0,6 K ændres afhængigheden af varmekapaciteten til en eksponentiel [4] :

$C_{p}=V{\frac {p_{0}^{2}\Delta ^{2}}{2\pi ^{2}\hbar ^{3}T^{2}}}(2\pi \mu T^{2})^{{1/2}}e^{{-{\frac {\Delta {T))))$ .

Biroton

To rotoner med modsat rettede impulser danner en bundet tilstand - biroton , med orbital momentum L=2, bindingsenergi 0,25 K [4] .

Noter

↑ Roton i TSB . Hentet 29. november 2009. Arkiveret fra originalen 5. november 2011. (ubestemt)
↑ Lokaliserede tilstande af rotoner nær ioner i helium II
↑ Undersøgelse af den termiske struktur af helium II ved brug af kold neutronspredning, E. L. Andronikashvili . Hentet 29. november 2009. Arkiveret fra originalen 22. maj 2013. (ubestemt)
↑ 1 2 Fysisk encyklopædi / kap. udg. A. M. Prokhorov. - Great Russian Encyclopedia, 1994. - T. 4. - S. 400. - 704 s. - 40.000 eksemplarer. - ISBN 5-85270-087-8 . Arkiveret 14. marts 2012 på Wayback Machine

Kvasipartikler ( Liste over kvasipartikler )
Elementære	magnon Phonon Roton Plasmon primeson Elektron Hul Orbiton Fluktuon Phazon Holon og spinon Quasimomonopol
Sammensatte	Dropleton Prøve polariton Polaron Biroton bødkerpar exciton Vanier - Motta Frenkel Biexciton Soliton FK-soliton Solitoner i plasma Ion-lyd Magnetoakustisk Langmuir Soliton Davydov
Klassifikationer	Fermioner Bosoner Enhver Hypotetisk : Plektoner