Вплив різноманітних неоднорідностей на кінетичні властивості та стабільність надплинного гелію, встановлення його механізмів. Акустичні властивості системи аерогель-Hе ІІ. Режими руху елементарних збуджень в надплинному гелії, області переходу між ними.
При низкой оригинальности работы "Колективні моди та релаксаційні процеси в надплинному гелії в неоднорідних умовах", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
У випадку, коли пористе середовище заповнене надплинним гелієм і глибина проникнення вязкої хвилі набагато більше розміру каналів, нормальна компонента не приймає участі в коливаннях і звук поширюється лише по надплинній компоненті. Вивчення поведінки акустичних мод в пористому середовищі, яке заповнене надплинним гелієм, отримало подальший розвиток при використанні матеріалів з рухливим каркасом, наприклад, високопористої речовини аерогелю. Ця особливість призводить до існування в такій системі трьох акустичних мод, поведінка яких детально не вивчена. Наявність значної кількості невирішених проблем і цікавих ідей, повязаних з релаксаційними процесами, акустичними властивостями і тепловою нестійкістю визначають важливість і актуальність проведення систематичних експериментальних досліджень надплинних рідин в неоднорідних умовах. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити низку задач: розробити і створити необхідну експериментальну базу для проведення досліджень властивостей надплинних розчинів при низьких температурах;Для вирішення поставлених у роботі фізичних задач було створено ряд технічних і методичних розробок: зібрано низькочастотний акустичний спектрометр і виготовлено експериментальні комірки для дослідження хвильових процесів у надплинному гелії; реалізовано метод кварцового камертона для виміру вязкості й низькочастотний резонансний метод для акустичних досліджень; для дослідження впливу теплових потоків був розроблено метод виміру градієнтів температур й концентрацій. За допомогою низькочастотної резонансної методики було проведено вимірювання швидкості швидкої і повільної колективних мод в області частот 100 Гц - 20 КГЦ при температурах 0,5-2,5 К у зразках аерогеля з пористістю 90 %, 94 % и 98 %, заповнених надплинним гелієм. Слід відзначати, що в обговорюваних експериментах при збудженні системи аерогель-Не ІІ за допомогою пєзокерамічних перетворювачів одночасно швидка і повільна моди спостерігалися в зразках аерогеля з пористістю 90 % и 94 %. При досить низьких температурах, рис.2а, коли швидкості обох мод вже практично не залежать від температури, у межі високої пористості (? > 1) швидкість швидкої моди прагне до швидкості першого звуку C1 в обємному Не ІІ, а швидкість повільної моди - до швидкості звуку в "сухому" аерогелі Са. При цьому швидкість повільної моди в щільних аерогелях прагне до швидкості четвертого звуку C4, що при низьких температурах практично збігається зі швидкістю C1 у Не ІІ.В дисертаційній роботі вирішено важливу задачу в області фізики низьких температур - експериментально виявлено вплив неоднорідності на кінетичні властивості та стабільність надплинного гелію і встановлено механізми такого впливу. Серед фізичних результатів, отриманих у ході виконання роботи, найбільш суттєвими є такі: Вперше, на основі систематичних досліджень колективних мод у системі аерогель-Не ІІ, побудовано загальну картину еволюції швидкої та повільної мод при зміні пористості аерогеля. Показано, що швидка й повільна акустичні моди в системі аерогель-Не ІІ можуть бути адекватно описані в рамках модифікованої теорії Біо поширення звуку для трьохкомпонентного середовища з урахуванням звивистості акустичного шляху. Вперше експериментально показано, що наявність матриці аерогеля поліпшує звязок між коливаннями щільності й температури, аналогічно введенню домішки 3Не.
План
Основний зміст роботи
Вывод
В дисертаційній роботі вирішено важливу задачу в області фізики низьких температур - експериментально виявлено вплив неоднорідності на кінетичні властивості та стабільність надплинного гелію і встановлено механізми такого впливу. Серед фізичних результатів, отриманих у ході виконання роботи, найбільш суттєвими є такі: Вперше, на основі систематичних досліджень колективних мод у системі аерогель-Не ІІ, побудовано загальну картину еволюції швидкої та повільної мод при зміні пористості аерогеля.
Показано, що швидка й повільна акустичні моди в системі аерогель-Не ІІ можуть бути адекватно описані в рамках модифікованої теорії Біо поширення звуку для трьохкомпонентного середовища з урахуванням звивистості акустичного шляху.
Вперше експериментально показано, що наявність матриці аерогеля поліпшує звязок між коливаннями щільності й температури, аналогічно введенню домішки 3Не. Це дозволило збуджувати повільну моду за допомогою п‘єзоперетворювача, що генерує коливання густини.
За допомогою методу кварцового камертона отримані значення коефіцієнта гідродинамічної та ефективної вязкості в області температур 0,2 - 2,2 К. У гідродинамічній області отримана температурна залежність коефіцієнта вязкості добре погодиться з результатами, отриманими за допомогою інших методик і добре описується сучасною кінетичною теорією Не ІІ.
Показано, що в умовах експерименту при температурі T ~ 0,5 K спостерігається максимум на температурній залежності вязкості, поява якого обумовлена переходом від гідродинамічного режиму до балістичного режиму течії фононів.
Проведено аналіз релаксаційних процесів та построєна ієрархія часів у фонон-ротоній системі Не ІІ. Визначена роль і внесок кожного релаксаційного процесу в коефіцієнт вязкості.
Проведено порівняння температури переходу від гідродинамічного до балістичного режиму течії фононів за довжиною вільного пробігу фононів і характерним розміром вимірювальних пристроїв.
Методом стаціонарного теплового потоку виявлено, що конвективна нестійкість надплинних розчинів 3Не-4Не наступає тільки після розшарування на слабку й концентровану фазу. Це дозволяє стверджувати, що причиною нестійкості є процеси на поверхні розділу між розшарованими фазами.
Знайдено значення критичних градієнтів температур й концентрації, що відповідають переходу розчинів у режим теплової нестійкості.
Список литературы
[1] Sound conversion in impure super?uіds / Peter Brusov, J.M. Parpia, Pavel Brusov, G. Lawes // Phys. Rev. B. - 2001. - Vol.63. - P.140507.
[2] MCKENNA M.J. Observation of а second-sound-like mode in super?uіd-?lled aerogel / M. J. MCKENNA, T.M. Slawecki, J.D. Maynard // Phys. Rev. Lett. - 1991. - Vol.66, № 14. - P.1878-1881.
[3] Biot А. M. Theory of propagation of elastic waves in а ?uіd-saturated porous solid.І. Low frequency range / А. M. Biot // J. Acoust. Soc. Am. - 1956. - Vol.28, № 2. - P.168-178.
[4] Biot А. M. Theory of propagation of elastic waves in а ?uіd-saturated porous solid.І. Higher frequency range / А.M. Biot // J. Acoust. Soc. Am. - 1956. - Vol.28, № 2. - P.179-191.
[6] Super?uіd density from heat-pulse propagation near the ? line in 4He-aerogel systems / N. Mulders, R. Mehrotra, L.S. Goldner, G. Ahlers // Phys. Rev. Lett. - 1991. - Vol.67, № 6. - P.695-698.
[8] Зиновьева К.Н. Коэффициент объемного поглощения второго звука и вязкость нормальной компоненты гелия ІІ до 0,83 К / К.Н. Зиновьева // ЖЭТФ. - 1956. - Т.31, № 1. - С.31-36.
[9] Особенности поведения вязкости жидкого гелия ниже 1 К / Б.Н. Есельсон, О.С. Нососовицкая, Л.А. Погорелов, В.И. Соболев // Письма в ЖЭТФ. - 1980. - Т.31, № 1. - С.34-37.
[10] Woods А. D. B. The viscosity of liquid helium ІІ between 0,79 K and lambda point / А. D. B. Woods, А. C. Hollis Hallet // Canad. J. Phys. - 1963. - Vol.41, № 4. - P.596-609.
[11] Four and three-phonon scattering in isotopic super?uіd helium / І. N. Adamenko, Yu. А. Kitsenko, K. E. Nemchenko, А. F. G. Wyatt // Fiz. Nizk. Temp. - 2009. - Vol.35, № 3. - P.265-277.
[12] Kerscher H. Viscosity and mean free path of very diluted solutions of 3He in 4He / H. Kerscher, M. Niemetz, W. Schoepe // J. Low Temp. Phys. - 2001. - Vol.124, № 1/2. - P.163-168.
[13] Mean free path effects in super?uіd 4He / M. Morishita, T. Kuroda, А. Sawada, T. Satoh // J. Low Temp. Phys. - 1989. - Vol.76, №5/6. - P.387-415.
[14] Связь градиентов температуры и концентрации в сверхтекучих растворах 3Не-4Не / А.А. Задорожко, Т.В. Калько, Э.Я. Рудавский и др. // ФНТ. - 2003. - Т.29, № 4. - С.367-374.
[15] Convective turbulence in super?uіd solutions 3He-4He / G. Sheshin, V. Chagovets, T. Kalko et al. // J. Low Temp. Phys. - 2008. - Vol.150. - P.420-425.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. The features of the collective modes in aerogels ?lled with super?uіd helium / А. А. Zadorozhko, V. K. Chagovets, E. Ya.rudavskii, G. А. Sheshin, Sh. E. Kekutia, N. D. Chkhaidze, N. Mulders // ФНТ. - 2009. - Vol.35, № 10. - P.962-967.
2. Collective modes in aerogels of dі?erent porosity ?lled with helium ІІ / E. Ya.rudavskii, А. А. Zadorozhko, V. K. Chagovets, G. А. Sheshin, Sh. E. Kekutia, N. D. Chkhaidze, N. Mulders // J. Low Temp. Phys. - 2010. - Vol.158, № 1/2. - P.256-261.
3. Вязкость и релаксационные процессы в фонон-ротонной системе Не ІІ / А.А. Задорожко, Э.Я. Рудавский, В.К. Чаговец, Г.А. Шешин, Ю.А. Киценко // ФНТ. - 2009. - Т.35, № 2. - С.134-140.
4. Onset of convection in super?uіd 3He-4He mixture heated from below / G. А. Sheshin, А. А. Zadorozhko, T. V. Kalko, E. Ya.rudavskii, V. K. Chagovets // J. Low Temp. Phys. - 2004. - Vol.134. - P.463 - 469.
5. Onset of convection in super?uіd 3He-4He mixture heated from below / T. V. Kalko, E. Ya.rudavskii, V. K. Chagovets, G. А. Sheshin, А. А. Zadorozhko // Quantum Fluids and Solids. QFS 2003. - New Mexico: 2003, 016.
6. Акустические моды в аэрогеле, заполненном свертекучим 4Не / А.А. Задорожко, Э.Я. Рудавский, В.К. Чаговец, Г.А. Шешин // ІІ Всеукраїнська конференція молодих вчених "Фізика низьких температур". - 2009. - С.131.
7. Исследование акустических мод в аэрогеле различной пористости, заполненном свертекучим гелием / А.А. Задорожко, Э.Я. Рудавский, В.К. Чаговец, Г.А. Шешин, Ш.Е. Кекутия, Н.Д. Чхаидзе, N. Mulders // XXXV Совещание по физике низких температур (НТ-35). - Черноголовка, Россия: 2009. - 29 сентября - 2 октября. - С.39-40.
8. Анализ релаксационных процессов и вязкость фотон-ротонной системы Не ІІ / А.А. Задорожко, Э.Я. Рудавский, В.К. Чаговец, Г.А. Шешин, Ю.А. Киценко // XXXV Совещание по физике низких температур (НТ-35). - Черноголовка, Россия: 2009. - 29сентября - 2 октября. - С.41-42.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
