Roton | |
Alkuaineviritteiden spektri nestemäisessä heliumissa | |
Yhdiste: | Kvasihiukkanen |
---|---|
Luokitus: | Biroton |
Kenen ja/tai minkä mukaan se on nimetty? | Lat . roto - "pyörii, pyöritä" |
Tyyppien lukumäärä: | yksi |
Roton ( latinasta roto - "pyörin, pyörin") on supernesteen 4 He alkuaineviritys ( kvasihiukkanen ) , joka liittyy supernesteen heliumin atomirakenteeseen ja jolla on neliöllinen energiaspektri lähellä liikemäärää , jossa on tyypillinen interatomi. etäisyys. Tällaisten kvasihiukkasten esiintymisellä on erityinen vaikutus supernesteen käyttäytymiseen yhden kelvinin lämpötila- alueella . Termin esitteli I. E. Tamm [1] .
Heliumin alkeisvirittymien energiaspektrillä on alkuosassa lineaarinen riippuvuus, paikallinen minimi ( , ), jossa se vastaa noin 8,6 K lämpötilaa . Spektrin lineaarisen osan alkuherätteitä kutsutaan yleensä fononeiksi . Lähellä olevan alueen alkeisherätteitä kutsutaan rotoneiksi.
Fononeilla on lineaarinen hajontalaki . Fononienergia liittyy kvasi-vauhtiin seuraavalla yksinkertaisella lausekkeella:
, jossa с ≈965 m/s on äänen nopeus heliumissa.
Dispersiokäyrän paikallisen minimin lähellä olevien rotonien energialla on neliömuoto [2] :
Tässä sen arvo on suuruusluokkaa 8,6 K energian lämpötilayksiköissä, on tehollinen massa. Spektrin rotonivyöhykkeen minimin sijainnin ja rotonien tehollisen massan lasketut arvot [3] :
m −1 , , missä on vapaan heliumatomin massa.
Rotonien esiintymisen fyysinen merkitys energiaspektrissä vastaa pyörteen liikkeen esiintymistä supernesteessä. Ja vaikka itse pyörre on olemassa ei-hajoavasti, sen muodostuminen vaatii energiaa, jonka järjestelmä menettää. Siten syntyy kitkaa. Edellytyksenä tällaisten kvasihiukkasten esiintymättä jättämiselle on Landau-superfluiditeettikriteeri . On selvää, että tämän kriteerin täyttyminen nesteen liikkeelle tietyllä nopeudella voidaan esittää suoran viivan leikkauskohdan puuttumisena alkeisherätteiden energiaspektrin riippuvuudesta . Tällaisten risteyskohtien läsnäolo osoittaa energiaspektrin vastaavan osan kvasihiukkasten ilmaantumisen mahdollisuudesta, kun liikemäärän ja energian säilymisen lait täyttyvät samanaikaisesti. Teoreettisesti hajoamattoman liikkeen ehdon pitäisi täyttyä noin 80 m/s nopeuksiin asti, mutta käytännössä superfluiditeetti rikotaan paljon pienemmillä nopeuksilla spektrin korkean energian osan vuoksi.
Rotoneilla on tärkeä rooli supernesteisen heliumin ominaisuuksissa lämpötilassa T ≈ 0,6 K. Ne määrittävät lämpökapasiteetin, entropian, normaalitiheyden jne. termien olemassaolon, jotka riippuvat eksponentiaalisesti lämpötilasta. Siten lämpökapasiteetilla alle 0,6 K lämpötiloissa on fononilämpötilariippuvuus:
.
Yli 0,6 K lämpötiloissa lämpökapasiteetin riippuvuus muuttuu eksponentiaaliseksi [4] :
.
Kaksi rotonia vastakkaisiin impulsseihin muodostavat sidotun tilan - biotoni , jonka liikemäärä L=2, sitoutumisenergia 0,25 K [4] .
Kvasihiukkaset ( Luettelo kvasihiukkasista ) | |
---|---|
Perus | |
Komposiitti |
|
Luokitukset |