Жидкий гелий теория Ландау

Уникальными возможностями обладает метод нейтронографии, успешно применяемый для исследования твердых тел и жидкостей, веществ с близкими и достаточно далекими атомными номерами, а также соединений, содержащих изотопы одного и того же вещества. По угловому распределению интенсивности рассеяния медленных нейтронов впервые удалось определить пространственное расположение атомов водорода и длины водородных связей в обычной и тяжелой воде, обнаружить наличие ближайшего ориентационного порядка, существующего в этих жидкостях наряду с ближним координационным порядком. Опыты по неупругому рассеянию медленных нейтронов продемонстрировали коллективный характер теплового движения атомов и молекул в жидкостях, подтвердили теоретические предсказания Л. Д. Ландау о существовании в жидком гелии квазичастиц двух типов фононов и ротонов. В настоящее время эти дифракционные методы являются составной частью физики твердого тела, физического материаловедения, молекулярной физики, биофизики и биологии. Они взаимно дополняют друг друга, имеют свою специфику, преимущества и ограничения, связанные с различием физических свойств рентгеновского излучения, электронов и нейтронов. На современном этапе при проведении структурных исследований используется новейшая аппаратура и вычислительная техника. Помимо навыков работы с ними от специалиста требуется знание теории рассеяния, основ статистической и атомной физики, природы сил взаимодействия атомов и молекул. [c.6]

Теория жидкого гелия, развитая Л. Ландау на базе представления о двухжидкостной модели и исходящая из существования [c.137]

Явление сверхтекучести (открыто в 1938 г. П. Капицей) связано с отсутствием измеримой вязкости в жидком гелии вблизи абсолютного нуля при движении его через тонкие капилляры и щели. Теория сверхтекучести на основе представления о гелии (при Г<2,19°К) как о квантовой жидкости была развита Ландау [75]. Микроскопическая теория сверхтекучести гелия была развита Боголюбовым [76]. Предложенный Боголюбовым метод приближенного вторичного квантования системы взаимодействующих бозонов представляет значительный интерес не только для теории сверхтекучести, но и для ряда других приложений в случаях, когда нельзя пользоваться теорией возмущений. В этом параграфе мы познакомимся с основными идеями метода Боголюбова, [c.397]

Однако здесь = Рр/ эф а эф Ф где ш — масса атома Не . Эффективную массу можно вычислить по известному взаимодействию атомов гелия друг с другом. Теория Ландау объяснила многие свойства жидкого Не и предсказала ряд свойств, которые в дальнейшем были открыты. [c.335]

При охлаждении до 2,19° К жидкий гелий испытывает фазовое превращение, переходя от гелия I, стабильного выше этой температуры, в гелий II. Последний обладает рядом особенностей, отличающих его от всех других жидкостей, и, в частности, открытой П. Л. Капицей в 1938 г. сверхтекучестью [74]. При охлаждении ниже указанной точки перехода вязкость его уменьшается в 10 раз. Объяснение этого замечательного явления, так же как и других особенностей гелия II, дал Л. Д. Ландау [75]. Результаты его теории можно наглядно иллюстрировать представлением, по которому ниже точки перехода гелий состоит из смеси двух жидкостей нормальной и сверхтекучей, причем при течении они не обмениваются энергией, т. е. образуют два независимых потока, движущихся один относительно другого без трения. При этом нужно подчеркнуть, что в действительности гелий II есть однородная жидкость и описание его, как смеси двух жидкостей, представляет собой только математический прием, облегчающий применение теории, но не отвечающий физической реальности. [c.107]

Л. Ландау был удостоен Нобелевской премии по физике за пионерские исследования по теории конденсированных сред, особенно жидкого гелия в 1962 г. (более чем через 20 лет), а П. Капица получил ее за фундаментальные изобретения и [c.263]

Гелий-П характеризуется резкой аномалией физических свойств. Наиболее характерным свойством Не-И является сверхтекучесть, открытая П. Л. Капицей [240, 241] и заключающаяся в том, что Не-П при протекании через узкий капилляр или щель характеризуется практически полным отсутствием вязкости. Теория сверхтекучести создана Л. Д, Ландау [242, 243]. По этой теории жидкий гелий ниже Я-точки, [c.187]

Теория этого явления создана Л. Д. Ландау [В1-15]. В А-точке при 2,182° К и давлении насыщенных паров 38,00 мм рт. ст. теплоемкость жидкого гелия претерпевает скачок (см. рис. 4-43), однако не существует скрытой теплоты, связанной с переходом, который именуется переходом второго рода [c.143]

По теории Л. Ландау жидкий гелий ни-жеЯ -точки, т. е. гелий II, ведет себя так, как если бы он состоял из двух частей 1) жидкости, обладающей квантами возбуждения (фононами и ротонами, см. [А-44, В1-16]) и ведущей себя, как обычная жидкость (так называемая нормальная компонента) 2) жидкости, не несущей квантов возбуждения, имеющей нулевую энтропию, т. е. как бы находящейся при абсолютном нуле температуры. Эта часть жидкости совсем не обладает вязкостью. Движение сверхтекучей жидкости является потенциальным и термодинамически обратимым. Конечно, рассмотрение жидкого гелия как смеси двух жидкостей является лишь удобным приемом для описания свойств гелия. Как и всякое описание квантовых явлений в классических терминах, оно не вполне адекватно. Можно говорить о нормальной и сверхтекучей массах жидкости, связанных с обоими одновременно возможными движениями, но это не означает возможности реального разделения жидкости на две части. По мере понижения температуры ниже X-точки эффективная масса сверхтекучей части (р ) увеличивается, а нормальная ( р ) — уменьшается (причем всегда Р = Р +Рл)- На рис. 4-59 приведена экспериментально найденная зависимость р /р от температуры для гелия II [ВЫ, В1-1а]. Вязкость гелия II обусловлена только ело нормальной частью , н собственно ее и следует иметь в виду, говоря о вязкости гелия II в целом (см. [c.143]

Молекулярная теория возбужденных состояний гелия II пока что мало разработана. Развитие получила феноменологическая теория. Экспериментальные сведения о теплоемкости гелия II и ряд других данных позволили Л. Д. Ландау построить функцию, описывающую энергетический спектр возбужденных состояний Е(р) гелия II [66]. График этой функции, полученной в результате исследований рассеяния тепловых нейтронов в жидком Не, представлен на рис. 67, заимствованном из статьи Р. Коули и А. Вудса [74] (см. также [62]). [c.245]

СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ-отсутствие вязкости в жидком гелии при температурах,, близких к нулю (т. е. вязкость меньше, чем достигнутая граница измерения, равная 10 " пз) во время протекания его через тонкие капилляры и щели в интервале температур от О до 2,18 К (— 270,98 С). С. открыта сове1ским ученым П. Л. Капицей в 1938 г. С явлением С. связано существование т. паз. термомеханического эффекта (или эффекта фонтанирования), заключающегося в том, что снижение температуры в узкой щели вызывает появление дополнительной разности давлений на концах этой щели. Если погрузить в гелий II (см. Гелий) капилляр и нагревать его верхний конец, то из капилляра начинает бить фонтан. Значит, в гелии II, кроме гидростатического, действует также и гидротермический напор. Гидродинамическая теория С. полнее всего была развита советским ученым Л. Д. Ландау. Считают, что гелий II представляет собой смесь двух жидкостей, которые могут двигаться независимо друг от друга одна из них — сверхтекучая — не связана с тепловым движением, а другая — нормальная — содержит в себе все тепло, имеющееся в гелии II. Относительная концентрация этих двух жидкостей определяется соотношением их плотностей и зависит от температуры. Возможность существования одновременно двух независимых видов движения в гелии II экспериментально доказана советским ученым Э. А. Апд-роникашвили. Открытие и исследование С. положили начало новому разделу современной физики — квантовой гидродинамики. [c.219]

Статистическая теория идеального бозе-газа показывает, что флуктуации плотности этого газа неограниченно возрастают, когда температура, понижаясь, стремится к Т . Эти флуктуации бесконечно велики при всех температурах, лежащих в интервале 0<7 <7 к. Следовательно, при переходе через критическую температуру интенсивность релеевского рассеяния света должна была бы очень сильно возрастать, а этого у жидкого гелия не происходит. Упомянутые трудности заставили Л. Д. Ландау в 1941 г. построить совершенно другую, правда, не молекулярную, а полуфеноменологическую теорию сверхтекучести. [c.240]

Приведенные данные показывают, что в большинстве случаев — плавление сопровождается уменьшением координационного числа без увеличения межатомных расстояний. Это означает, что плавление приводит не к удлинению межатомных расстояний, а к образованию пустот молекулярных размеров вследствие разрыва связей между отдельными частицами. Из этих данных следует также сходство в структуре кристаллического и жидкого состояний. Иногда эту аналогию в литературе отмечают термином квазикристалличность жидкости. Форма радиальной функции зависит от природы жидкости и значительно изменяется с изменением температуры. Так, у сжиженных благородных газов максимумы на кривых радиального распределения по мере уменьшения атомного номера становятся более низкими и более плоскими. Это связано с увеличением квантовых эффектов у жидкостей с малыми молекулярными массами. Особенно большую роль квантовые эффекты играют в жидком гелии. У этого вешества в области температур ниже 4 К обнаруживается ряд аномальных явлений у изотопа Не наблюдается сверхтекучесть вследствие сильного уменьшения вязкости, чрезвычайно высокая теплопроводность и другие особенности изотоп = Не ведет себя как нормальная жидкость. На основе количественной теории жидкого гелия, разработанной Л. Д. Ландау с применением квантовых статистик Ферми и Бозе, объяснены особенности влияния температуры на жидкие Не и Не, которые часто называют квантовыми жидкостями. [c.230]

Предпринималось несколько попыток построить теорию сверхтекучести. Две из предложенных концепций находят признание и используются в качестве рабочих гипотез, притом не только с целью изучения сверхтекучести, но и для предсказания новых эффектов жидкого гелия. Первая, более ранняя, принадлежит Тиссе и Лондону, вторая — советскому ученому Л. Д. Ландау. [c.129]

Интенсивность рассеяния света в жидком гелии на основе теории Ландау (см. 3 гл. VIII) была рассчитана Гинзбургом [63], который выяснил, что рассеяние, наоборот, не должно испытывать никакого скачка в связи с переходом гелия I в гелий Ц. [c.369]

В первоначальном варианте теории Ландау рассматривал энерге-тический спектр, в котором функция е(р) состоит из двух ветвей—фононной (8.1) и ротонной е=ДЧ-р /2ц обе начинались от р=0, так что между наиболее низкими состояниями обеих ветвей имелась энергетическая щель А. Не говоря уже о том, что такой спектр приводит к недостаточно хорошему согласию с экспериментальными данными, он, по существу, является внутренне противоречивым. Последнее проявляется в том, что ротоны в этом спектре могли бы самопроизвольно распадаться на фононы, т, е. были бы неустойчивыми так, например, ротон с энергией Д и импульсом р=0 мог бы распадаться на два движущихся в противоположных направлениях фонона с импульсами р = 4/2с и энермшми е = Д/2. Упомянем также, что энергетический спектр жидкого гелия исследовался Вайлем [11], который пришел к выводу о существовании энергетической щели между нормальным и всеми возбужденными состояниями. Этот результат, однако, представляется весьма сомнительным уже потому, что он означал бы, в частности, невозможность распространения в жидкости звуковых воля малых частот. [c.389]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология