Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Ротони



План:


Введення

Ротони (від лат. roto - "Обертаюся, кручуся") - елементарне збудження ( квазічастинка) в сверхтекучем 4 He, пов'язане з виникненням вихрового руху в сверхтекучей рідини (аналогічно з вихорами Абрикосова в надпровіднику). Виникнення таких квазічастинок має особливий вплив на поведінку сверхтекучей рідини в області температур нижче Кельвіна. Термін ввів І. Є. Тамм [1].


1. Енергетичний спектр збуджень в 4 He

Спектр елементарних збуджень в рідкому гелії

Енергетичний спектр елементарних збуджень в гелії має лінійну залежність в початковій частині, локальний мінімум ( p_0 , E_0 ), Де E_0 відповідає температурі близько 8,6 K. Елементарні збудження лінійної частини спектру прийнято називати фононами. Елементарні збудження в області, близькій до p_0 , Називають ротони.


1.1. Енергія фононів

Фонони володіють лінійним законом дисперсії. Енергія фононів пов'язана з квазіімпульсом наступним простим виразом:

~ E = c p , Де з ≈ 240 м / с - швидкість звуку в гелії.

1.2. Енергія ротони

Енергія ротони поблизу локального мінімуму дисперсійної кривої має квадратичний вид [2] :

E (p) = \ Delta + \ frac {(p-p_0) ^ 2} {2 \ mu}

Тут \ Delta має значення порядку 8,6 K в температурних одиницях енергії, \ Mu - Ефективна маса. Розрахункові значення положення мінімуму ротони зони спектру та ефективної маси ротони [3] :

\ Frac {p_0} {h} = 1,99 * 10 ^ {10} м -1, ~ \ Mu = 0,26 m_ {He} , Де ~ M_ {He} - Маса вільного атома гелію.


1.3. Критерій Ландау

Фізичний сенс появи ротони в енергетичному спектрі відповідає появі вихрового руху в сверхтекучей рідини. І хоча сам вихор існує бездіссіпатівно, але на його освіту потрібно енергія, яка втрачається системою. Таким чином, виникає тертя. Умовою невиникнення таких квазічастинок є критерій надплинності Ландау. Наочно виконання цього критерію для руху рідини із заданою швидкістю ~ V можна представити як відсутність перетину прямої ~ E = V p із залежністю ~ E (p) енергетичного спектру елементарних збуджень. Наявність таких перетинів говорить про можливість виникнення квазічастинок відповідної частини енергетичного спектра з одночасним виконанням законів збереження імпульсу і енергії. Теоретично, умова бездіссіпатівного руху повинно виконуватися аж до швидкостей близько 80 м / с, але на практиці надтекучість порушується при істотно більш низьких швидкостях через високоенергетичної частини спектру.


1.4. Вплив на теплоємність та інші властивості

Ротони відіграють важливу роль у властивостях надтекучого гелію при T ≈ 0,6 K. Вони обумовлюють існування доданків теплоємності, ентропії, нормальної щільності та ін, експоненціально залежать від температури. Так, теплоємність при температурах нижче 0,6 K має фононну температурну залежність:

~ C_p ~ ~ T ^ 3

При температурах вище 0,6 K залежність теплоємності змінюється на експоненційну [4] :

C_p = V \ frac {p_0 ^ 2 \ Delta ^ 2} {2 \ pi ^ 2 \ hbar ^ 3T ^ 2} (2 \ pi \ mu T ^ 2) ^ {1/2} e ^ {- \ frac { \ Delta} {T}}


2. Біротон

Два ротони з протилежно направленими імпульсами утворюють пов'язане стан - біротон, з орбітальним моментом L = 2, енергією зв'язку 0,25 K [4].

Примітки

  1. Ротони в БСЕ - www.oval.ru/enc/61829.html
  2. Локалізованих станів ротони ПОБЛИЗУ ІОНІВ в гелії II - www.jetpletters.ac.ru/ps/800/article_12357.pdf
  3. ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОВОЇ СТРУКТУРИ гелію II ЗА ДОПОМОГОЮ РОЗСІЯННЯ ХОЛОДНИХ НЕЙТРОНІВ, Е. Л. Андронікашвілі - ufn.ru/ufn60/ufn60_12/Russian/r6012d.pdf
  4. 1 2 Фізична енциклопедія - www.femto.com.ua/articles/part_2/3465.html / гол. ред. А.М. Прохоров. - Велика Російська енциклопедія, 1994. - Т. 4. - С. 400. - 704 с. - 40000 екз. - ISBN 5-85270-087-8
Елементарні частинки
Ферміон
Кварки u d c s t b
Лептони e - e + μ - μ + τ - τ + ν e ν e ν μ ν μ ν τ ν τ
Бозони
Калібрувальні бозони γ g W-бозон Z-бозон
Інші Духи
Гіпотетичні
Суперпартнери
Гейджіно Чарджіно Глюіно Гравітіно Нейтраліно
Інші Аксінья Хіггсіно Сферміон
Інші A 0 Ділатон G H 0 J Тахіон X X (4140)
Y W ' Z ' Стерильне нейтрино
Складові частки
Адрони
Баріони / Гіперонів Нуклони ( p p n n ) Δ Λ Σ Ξ Ω
Мезони / Кварконіі π ρ η η ' φ ω J / ψ Υ θ K B D T
Інші Атомні ядра Атоми Екзотичні атоми ( Позитронно Мюонів Кварконій) Молекули
Гіпотетичні
Екзотичні адрони
Екзотичні баріони Дібаріон Пентакварк
Екзотичні мезони Глюбол Тетракварк
Інші Мезони молекула Померон
Квазічастинки Солітон Давидова Екситон Біекситона Магнонов Фонон Плазмон Поляритон Полярон Прімесон ротони Біротон Дірка Електрон Куперівська пара Орбітон Тріон Фазон Флуктуон Еніон Холон та спиноне
Списки Список частинок Список квазічастинок Список баріонів Список мезонів Історія відкриття частинок

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас