Резонансное возбуждение единичных ротонов в Не II электромагнитной волной. Контур спектральной линии
Измерена амплитудно-частотная характеристика спектральной линии поглощения электромагнитного излучения в области частот 40-200 ГГц в жидком гелии в интервале температур 1,4-2,75 К. Обнаружено, что в области ротонной частоты наблюдается узкая линия резонансного поглощения на фоне широкого пьедестала....
Saved in:
| Published in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117465 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Резонансное возбуждение единичных ротонов в Не II электромагнитной волной. Контур спектральной линии / А.С. Рыбалко, С.П. Рубец, Э.Я. Рудавский, В.А. Тихий, Ю.М. Полуэктов, Р.В. Головащенко, В.Н. Деркач, С.И. Тарапов, О.В. Усатенко // Физика низких температур. — 2009. — Т. 35, № 11. — С. 1073-1080. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859808312371970048 |
|---|---|
| author | Рыбалко, А.С. Рубец, С.П. Рудавский, Э.Я. Тихий, В.А. Полуэктов, Ю.М. Головащенко, Р.В. Деркач, В.Н. Тарапов, С.И. Усатенко, О.В. |
| author_facet | Рыбалко, А.С. Рубец, С.П. Рудавский, Э.Я. Тихий, В.А. Полуэктов, Ю.М. Головащенко, Р.В. Деркач, В.Н. Тарапов, С.И. Усатенко, О.В. |
| citation_txt | Резонансное возбуждение единичных ротонов в Не II электромагнитной волной. Контур спектральной линии / А.С. Рыбалко, С.П. Рубец, Э.Я. Рудавский, В.А. Тихий, Ю.М. Полуэктов, Р.В. Головащенко, В.Н. Деркач, С.И. Тарапов, О.В. Усатенко // Физика низких температур. — 2009. — Т. 35, № 11. — С. 1073-1080. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика низких температур |
| description | Измерена амплитудно-частотная характеристика спектральной линии поглощения электромагнитного излучения в области частот 40-200 ГГц в жидком гелии в интервале температур 1,4-2,75 К. Обнаружено, что в области ротонной частоты наблюдается узкая линия резонансного поглощения на фоне широкого пьедестала. Полученные результаты сопоставляются с данными о ротонном спектре, найденном в экспериментах по рассеянию нейтронов в жидком гелии. Причина появления узкой линии связана с рождением единичного ротона. Показано, что выполнение закона сохранения импульса обусловлено передачей импульса сверхтекучей компоненте. Обращается внимание на аналогию наблюдаемого эффекта с эффектом Мессбауэра.
Виміряно амплітудно-хвильову характеристику спектральної лінії поглинання електромагнітного
випромінення в області частот 40–200 ГГц у рідкому гелії в інтервалі температур 1,4–2,75 К. Виявлено, що в області ротонної частоти спостерігається вузька лінія резонансного поглинання на фоні широкого п’єдесталу. Отримані результати зіставляються з даними про ротонний спектр, який знайдено
в експериментах по розсіянню нейтронів в рідкому гелії. Причина появи вузької лінії пов’язана з народженням одиничного ротона. Показано, що виконання закону збереження імпульсу обумовлено
передачею імпульсу надплинній компоненті. Звертається увага на аналогію ефекту, який спостерігається, з ефектом Мессбауера.
The amplitude-frequency characteristic of the
spectral absorption line of electromagnetic field
is measured in liquid helium for frequencies
40–200 GHz in temperature range 1.4–2.75 K. A
narrow line of resonance absorption is observed, on
the broad background, at roton frequency. The results
obtained are correlated with the data on roton
spectrum detected in experiments on neutrons scattering
in liquid helium. We attribute the appearance
of the narrow line with the creation of a single
roton. We argue that the momentum conservation
may be stipulated by the momentum transfer to a
superfluid component. It seems to us that there is
an analogy between the effect observed and that by
Moessbauer.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:17:38Z |
| format | Article |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11, ñ. 1073–1080
Ðåçîíàíñíîå âîçáóæäåíèå åäèíè÷íûõ ðîòîíîâ â Íå ²²
ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíîé. Êîíòóð ñïåêòðàëüíîé ëèíèè
À.Ñ. Ðûáàëêî, Ñ.Ï. Ðóáåö, Ý.ß. Ðóäàâñêèé, Â.À. Òèõèé
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103,Óêðàèíà
E-mail: rybalko@ilt.kharkov.ua
Þ.Ì. Ïîëóýêòîâ
Íàöèîíàëüíûé íàó÷íûé öåíòð «Õàðüêîâñêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò»
óë. Àêàäåìè÷åñêàÿ, 1, ã. Õàðüêîâ, 61108, Óêðàèíà
Ð.Â. Ãîëîâàùåíêî, Â.Í. Äåðêà÷, Ñ.È. Òàðàïîâ, Î.Â. Óñàòåíêî
Èíñòèòóò ðàäèîôèçèêè è ýëåêòðîíèêè ÍÀÍ Óêðàèíû
óë. Àê. Ïðîñêóðû, 12, ã. Õàðüêîâ, 61085, Óêðàèíà
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 1 èþíÿ 2009 ã.
Èçìåðåíà àìïëèòóäíî-÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ñïåêòðàëüíîé ëèíèè ïîãëîùåíèÿ ýëåêòðîìàãíèò-
íîãî èçëó÷åíèÿ â îáëàñòè ÷àñòîò 40–200 ÃÃö â æèäêîì ãåëèè â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 1,4–2,75 Ê.
Îáíàðóæåíî, ÷òî â îáëàñòè ðîòîííîé ÷àñòîòû íàáëþäàåòñÿ óçêàÿ ëèíèÿ ðåçîíàíñíîãî ïîãëîùåíèÿ íà
ôîíå øèðîêîãî ïüåäåñòàëà. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ñîïîñòàâëÿþòñÿ ñ äàííûìè î ðîòîííîì ñïåêòðå,
íàéäåííîì â ýêñïåðèìåíòàõ ïî ðàññåÿíèþ íåéòðîíîâ â æèäêîì ãåëèè. Ïðè÷èíà ïîÿâëåíèÿ óçêîé ëè-
íèè ñâÿçàíà ñ ðîæäåíèåì åäèíè÷íîãî ðîòîíà. Ïîêàçàíî, ÷òî âûïîëíåíèå çàêîíà ñîõðàíåíèÿ èìïóëüñà
îáóñëîâëåíî ïåðåäà÷åé èìïóëüñà ñâåðõòåêó÷åé êîìïîíåíòå. Îáðàùàåòñÿ âíèìàíèå íà àíàëîãèþ íà-
áëþäàåìîãî ýôôåêòà ñ ýôôåêòîì Ìåññáàóýðà.
Âèì³ðÿíî àìïë³òóäíî-õâèëüîâó õàðàêòåðèñòèêó ñïåêòðàëüíî¿ ë³í³¿ ïîãëèíàííÿ åëåêòðîìàãí³òíîãî
âèïðîì³íåííÿ â îáëàñò³ ÷àñòîò 40–200 ÃÃö ó ð³äêîìó ãå볿 â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 1,4–2,75 Ê. Âèÿâëå-
íî, ùî â îáëàñò³ ðîòîííî¿ ÷àñòîòè ñïîñòåð³ãàºòüñÿ âóçüêà ë³í³ÿ ðåçîíàíñíîãî ïîãëèíàííÿ íà ôîí³ øè-
ðîêîãî ï’ºäåñòàëó. Îòðèìàí³ ðåçóëüòàòè ç³ñòàâëÿþòüñÿ ç äàíèìè ïðî ðîòîííèé ñïåêòð, ÿêèé çíàéäåíî
â åêñïåðèìåíòàõ ïî ðîçñ³ÿííþ íåéòðîí³â â ð³äêîìó ãå볿. Ïðè÷èíà ïîÿâè âóçüêî¿ ë³í³¿ ïîâ’ÿçàíà ç íà-
ðîäæåííÿì îäèíè÷íîãî ðîòîíà. Ïîêàçàíî, ùî âèêîíàííÿ çàêîíó çáåðåæåííÿ ³ìïóëüñó îáóìîâëåíî
ïåðåäà÷åþ ³ìïóëüñó íàäïëèíí³é êîìïîíåíò³. Çâåðòàºòüñÿ óâàãà íà àíàëîã³þ åôåêòó, ÿêèé ñïîñòåð³ãà-
ºòüñÿ, ç åôåêòîì Ìåññáàóåðà.
PACS: 67.10.Hk Âëèÿíèå êâàíòîâûõ ýôôåêòîâ íà ñòðóêòóðó è äèíàìèêó íåâûðîæäåííûõ æèäêîñòåé;
67.30.åh Ïåðåíîñ è ãèäðîäèíàìèêà.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ñâåðõòåêó÷èé ãåëèé, äèýëåêòðè÷åñêèé ðåçîíàòîð, øåï÷óùàÿ ãàëåðåÿ.
1. Ââåäåíèå
 ïîñëåäíèå ãîäû ïðîâåäåíà ñåðèÿ ýêñïåðèìåíòîâ
ïî èçó÷åíèþ âçàèìîäåéñòâèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ
ñ æèäêèì ãåëèåì [1–3], ãäå áûë ïîëó÷åí ðÿä èíòåðåñ-
íûõ è íåîæèäàííûõ ðåçóëüòàòîâ, íå íàøåäøèõ äî ñèõ
ïîð ïîñëåäîâàòåëüíîãî îáúÿñíåíèÿ. Îäíèì èç òàêèõ
ýôôåêòîâ ÿâèëîñü ðåçîíàíñíîå ïîãëîùåíèå è èçëó-
÷åíèå ÑÂ× âîëí â ñâåðõòåêó÷åì ãåëèè íà ÷àñòîòå f,
ñîîòâåòñòâóþùåé ðîòîííîé ùåëè ýíåðãåòè÷åñêîãî
ñïåêòðà � � � / �. Ïðè � � 8 65, Ê, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò òåì-
ïåðàòóðå ïîðÿäêà 1,4 Ê, f � �� �/ ,2 180 3ÃÃö. Ïðÿìûì
äîêàçàòåëüñòâîì òîãî, ÷òî íàáëþäàåìàÿ ðåçîíàíñíàÿ
ëèíèÿ ñâÿçàíà ñ ðîæäåíèåì ðîòîíà, ñëóæèò èçìåðåí-
íàÿ òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòû,
êîòîðàÿ â òî÷íîñòè ñîâïàäàåò ñ òåìïåðàòóðíîé çàâè-
© À.Ñ. Ðûáàëêî, Ñ.Ï. Ðóáåö, Ý.ß. Ðóäàâñêèé, Â.À. Òèõèé, Þ.Ì. Ïîëóýêòîâ, Ð.Â. Ãîëîâàùåíêî, Â.Í. Äåðêà÷, Ñ.È. Òàðàïîâ,
Î.Â. Óñàòåíêî, 2009
ñèìîñòüþ ðîòîííîé ùåëè, ïîëó÷åííîé èç íåéòðîííûõ
ýêñïåðèìåíòîâ [4,5]. Ïîñêîëüêó ïðè äàííîé ÷àñòîòå
èìïóëüñ ôîòîíà ppt � �3 8 10, ñì
–1
íà ìíîãî ïîðÿäêîâ
ìåíüøå èìïóëüñà ðîòîíà pr � �19 108, ñì
–1
, òî âîçíèê
âîïðîñ, çà ñ÷åò ÷åãî â òàêîì ïðîöåññå ìîæåò áûòü âû-
ïîëíåí çàêîí ñîõðàíåíèÿ èìïóëüñà.
Äðóãèì äèñêóññèîííûì ìîìåíòîì ÿâèëîñü òî, ÷òî
â äàííûõ ýêñïåðèìåíòàõ îáíàðóæåíà î÷åíü óçêàÿ ëè-
íèÿ ïîãëîùåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû íà ðîòîí-
íîé ÷àñòîòå, êîòîðàÿ íå íàáëþäàëàñü ðàíåå â íåéòðîí-
íûõ ýêñïåðèìåíòàõ [4–7]. Äëÿ âûÿñíåíèÿ âîçìîæíûõ
ïðè÷èí òàêîãî ðàçëè÷èÿ òðåáóþòñÿ êàê äîïîëíèòåëü-
íûå ýêñïåðèìåíòû, òàê è áîëåå òùàòåëüíûé àíàëèç è
èíòåðïðåòàöèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ. Äî êîíöà
îñòàâàëàñü íåÿñíîé è ïðè÷èíà òîãî, ÷òî ïîãëîùåíèå
íàáëþäàåòñÿ íà ðîòîííîé ÷àñòîòå.
Èññëåäîâàíèå îáîçíà÷åííîãî êðóãà âîïðîñîâ ñî-
ñòàâëÿåò îñíîâíîå ñîäåðæàíèå äàííîé ðàáîòû, ïî-
ñâÿùåííîé äàëüíåéøåìó ýêñïåðèìåíòàëüíîìó èññëå-
äîâàíèþ âçàèìîäåéñòâèÿ ÑÂ× èçëó÷åíèÿ ñ æèäêèì
ãåëèåì âáëèçè ðîòîííîé ÷àñòîòû è áîëåå äåòàëüíîìó
ñðàâíåíèþ ïîëó÷åííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ñ
ðåçóëüòàòàìè íåéòðîííûõ ýêñïåðèìåíòîâ. Ïðåäëîæåí
òàêæå âîçìîæíûé ìåõàíèçì âîçáóæäåíèÿ åäèíè÷íîãî
ðîòîíà ïåðåìåííûì âíåøíèì ýëåêòðîìàãíèòíûì ïî-
ëåì, îñíîâàííûé íà àíàëîãèè ñ ýôôåêòîì Ìåññáàóý-
ðà [8].
2. Îñîáåííîñòè ýêñïåðèìåíòàëüíîé ìåòîäèêè
 íàñòîÿùåé ðàáîòå èñïîëüçîâàíà ÑÂ× ìåòîäèêà,
àíàëîãè÷íàÿ îïèñàííîé â [1–3]. Îòëè÷èå ñîñòîÿëî,
âî-ïåðâûõ, â òîì, ÷òî äëÿ óìåíüøåíèÿ ðàññòîÿíèÿ
ìåæäó ñìåæíûìè ìîäàìè øåï÷óùåé ãàëåðåè âìåñòî
êâàðöåâîãî ðåçîíàòîðà èñïîëüçîâàëñÿ äèýëåêòðè÷åñ-
êèé äèñêîâûé ðåçîíàòîð èç ëåéêîñàïôèðà, ó êîòîðîãî
äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü â íåñêîëüêî ðàç âû-
øå, ÷åì ó êâàðöà. Ýòî ïîçâîëèëî ñóùåñòâåííî óâåëè-
÷èòü êîëè÷åñòâî íàáëþäàåìûõ àçèìóòàëüíûõ ìîä
øåï÷óùåé ãàëåðåè, à çíà÷èò, è êîëè÷åñòâî ýêñïåðè-
ìåíòàëüíûõ òî÷åê â èññëåäóåìîì äèàïàçîíå ÷àñòîò
40–200 ÃÃö. Âî-âòîðûõ, äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ âñåâîç-
ìîæíûõ îòðàæåíèé âîëí âñå ìåòàëëè÷åñêèå ÷àñòè
(êîðïóñ, ðàìêà — äåðæàòåëü ðåçîíàòîðà è ò.ä.) âíóòðè
èçìåðèòåëüíîé ÿ÷åéêè áûëè ïðåäâàðèòåëüíî ïîêðûòû
ïîãëîòèòåëåì, èçãîòîâëåííûì íà îñíîâå ãðàôèòîâîãî
ïîðîøêà. Ýòî ñïîñîáñòâîâàëî óìåíüøåíèþ ðàçáðîñà
çíà÷åíèé àìïëèòóäû íà àìïëèòóäíî-÷àñòîòíîé õàðàê-
òåðèñòèêå âî âñåì èçìåðÿåìîì äèàïàçîíå.
Ðåçîíàòîð äèàìåòðîì 20 ìì ïîãðóæàëñÿ â æèäêèé
ãåëèé è ñëóæèë îñíîâíûì èçìåðèòåëüíûì ýëåìåíòîì,
ðàáîòàþùèì íà ìîäàõ øåï÷óùåé ãàëåðåè. Â ïëîñêîñ-
òè ðåçîíàòîðà ðàñïîëàãàëèñü âîçáóæäàþùèé è ïðèåì-
íûé âîëíîâîäû-àíòåííû. Äîáðîòíîñòü ìîä øåï÷óùåé
ãàëåðåè ñîñòàâëÿëà 10
5
–10
6
, ÷òî â óñëîâèÿõ ýêñïåðè-
ìåíòà ýêâèâàëåíòíî çàòóõàíèþ áåãóùåé âîëíû â e ðàç
â ïîãðàíè÷íîì ñ ðåçîíàòîðîì ñëîå æèäêîñòè äëèíîé
6–60 êì. Èíñòðóìåíòàëüíàÿ ïîãðåøíîñòü ñïåêòðîìåò-
ðà, ñòàáèëèçèðîâàííîãî ìîäàìè øåï÷óùåé ãàëåðåè,
ñîñòàâèëà ~100 êÃö, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ïî òåìïåðà-
òóðå ~5·10
–6
Ê. Ìîùíîñòü èçëó÷åíèÿ, èñïîëüçóå-
ìàÿ â ýêñïåðèìåíòàõ, áûëà ìåíåå 10
–3
Âò, à ÷óâ-
ñòâèòåëüíîñòü äåòåêòîðíûõ ñåêöèé ïðåâûøàëà
10
–10
Âò/Ãö.
3. Ôîðìà ñïåêòðàëüíîé ëèíèè
 ýêñïåðèìåíòàõ ñ ëåéêîñàïôèðîâûì ðåçîíàòîðîì
ïðè èññëåäîâàíèè ïðîõîæäåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîé
âîëíû ÷àñòîòîé 40–200 ÃÃö ÷åðåç æèäêèé ãåëèé íà-
áëþäàëèñü òàêèå æå îñîáåííîñòè ñïåêòðîâ ïîãëîùå-
íèÿ, êîòîðûå ðàíåå ïðîÿâëÿëèñü â îïûòàõ ñ êâàðöåâûì
ðåçîíàòîðîì [1–3]. Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåíû òèïè÷íûå
ñïåêòðû ñèñòåìû, ñîñòîÿùåé èç äèýëåêòðè÷åñêîãî
1074 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11
À.Ñ. Ðûáàëêî è äð.
a
0
1
2
3
4
f, ÃÃö
À
ì
ï
ë
è
òó
ä
à,
ï
ð
î
è
çâ
.
åä
.
160 170 180 190 200
f, ÃÃö
À
ì
ï
ë
è
òó
ä
à,
ï
ð
î
è
çâ
.
åä
.
0
1
2
3
4
160 170 180 190 200
á
Av
AL
Ðèñ. 1. Àìïëèòóäíî-÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ñèñòåìû ïðè òåìïåðàòóðå 1,4 Ê: ðåçîíàòîð íàõîäèòñÿ â íàñûùåííîì ïàðå
(a), ðåçîíàòîð ïîãðóæåí â æèäêîñòü (á). Âåðõíÿÿ ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ ñîîòâåòñòâóåò àìïëèòóäå ìîä â ñëó÷àå ïàðà, íèæíÿÿ
ïóíêòèðíàÿ ïðÿìàÿ — ãðàíèöà ïðåäïîëàãàåìûõ äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü â æèäêîñòè.
äèñêîâîãî ðåçîíàòîðà, âîëíîâîäíûõ òðàêòîâ è ãåëèÿ
äëÿ äâóõ ñëó÷àåâ: ðåçîíàòîð íàõîäèòñÿ â íàñûùåííîì
ïàðå; ðåçîíàòîð ïîãðóæåí â æèäêèé ãåëèé. Â îáîèõ
ñëó÷àÿõ òåìïåðàòóðà ñèñòåìû áûëà îäèíàêîâîé è ñî-
ñòàâëÿëà 1,4 Ê. Ñïåêòð òàêîé ñèñòåìû ñîäåðæèò ìíî-
æåñòâî àçèìóòàëüíûõ ìîä øåï÷óùåé ãàëåðåè, ðàññòî-
ÿíèå ìåæäó êîòîðûìè ñîñòàâëÿåò ïðèìåðíî 0,96 ÃÃö,
à äîáðîòíîñòü ìîä ïðèìåðíî 10
5
–10
6
. Â íåì òàêæå
ïðèñóòñòâîâàëè è ðåçîíàíñû ñ ìåíüøåé àìïëèòóäîé,
îáóñëîâëåííûå ðàäèàëüíûìè ìîäàìè ðåçîíàòîðà è íå-
ñîâåðøåíñòâîì âîëíîâîäíîãî òðàêòà. Ðàäèàëüíûå ìî-
äû ìîæíî áûëî èäåíòèôèöèðîâàòü êàê ïî èõ ìàëîé
àìïëèòóäå, òàê è ïî ðàññòîÿíèþ ìåæäó íèìè, îòëè÷à-
þùåìóñÿ îò ðàññòîÿíèÿ ìîä øåï÷óùåé ãàëåðåè.
Ïîñëå ïîãðóæåíèÿ â æèäêèé ãåëèé, êàê âèäíî èç
ñðàâíåíèÿ ðèñ. 1,à è ðèñ. 1,á, àìïëèòóäà ðåçîíàíñîâ
óìåíüøàëàñü îò çíà÷åíèÿ ÀV â ïàðå äî çíà÷åíèÿ ÀL â
æèäêîñòè â ìåðó âîçðîñøèõ äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü
(íèæíÿÿ ïðÿìàÿ ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ íà ðèñ. 1,á). Êðîìå
òîãî, ÷àñòîòû ðåçîíàíñîâ ìîä ñìåùàëèñü â ñòîðîíó
áîëåå íèçêèõ ÷àñòîò èç-çà áîëüøåé âåëè÷èíû äèýëåê-
òðè÷åñêîé ïîñòîÿííîé æèäêîñòè. Ýâîëþöèÿ îäíîé èç
ðåçîíàíñíûõ ìîä (m � 128) ñ èçìåíåíèåì òåìïåðàòóðû
ïîêàçàíà íà ðèñ. 2. Ðèñóíîê 2,à îòíîñèòñÿ ê ðåçîíàòî-
ðó, íàõîäÿùåìóñÿ â ïàðå, à ðèñ. 2,á,â — ê ðåçîíàòîðó â
æèäêîì ãåëèè.
Âàæíàÿ îñîáåííîñòü, êîòîðàÿ âèäíà íà ðèñ. 2,â, —
íàëè÷èå óçêîãî ïðîâàëà ïî àìïëèòóäå íà âåëè÷èíó
ÀR , íàáëþäàåìîãî íà àìïëèòóäíî-÷àñòîòíîé õàðàê-
òåðèñòèêå îäíîé èç àçèìóòàëüíûõ ìîä øåï÷óùåé ãà-
ëåðåè. Ðàíåå ýòîò ýôôåêò íàìè íàáëþäàëñÿ â ýêñ-
ïåðèìåíòàõ ñ êâàðöåâûì ðåçîíàòîðîì [1,2]. Òàêîé
ïðîâàë â âèäå î÷åíü óçêîé ëèíèè íàáëþäàåòñÿ ëèøü
ïðè îïðåäåëåííîé ÷àñòîòå, çàâèñÿùåé îò òåìïåðàòóðû
è ñîîòâåòñòâóþùåé ýíåðãèè ðîòîíà [1]. Êàê âèäíî íà
ðèñ. 2,á,â, îí îòñóòñòâîâàë íà ýòîé ìîäå ïðè òåìïåðà-
òóðå 1,6 Ê è ïîÿâëÿëñÿ ïðè 1,4 Ê, à ïî ìåðå èçìåíåíèÿ
òåìïåðàòóðû ðåçîíàíñ ïåðåìåùàëñÿ îò îäíîé ìîäû ê
äðóãîé.
Îòìåòèì, ÷òî èçìåðåíèÿ, ïðîâåäåííûå ïðè íèçêèõ
÷àñòîòàõ (40–70 ÃÃö), ïîêàçàëè, ÷òî âåëè÷èíà äèýëåê-
òðè÷åñêèõ ïîòåðü âîçðàñòàåò ïî ìåðå ïðèáëèæåíèÿ ïî
òåìïåðàòóðå ê �-òî÷êå êàê ñî ñòîðîíû âûñîêèõ, òàê è
ñî ñòîðîíû íèçêèõ òåìïåðàòóð â ïîëíîì ñîîòâåòñòâèè
ñ ïðåæíèìè ðåçóëüòàòàìè [9,10], ÷òî ñâÿçàíî ñ ôëóêòó-
àöèîííûìè ýôôåêòàìè âáëèçè òåìïåðàòóðû ôàçîâîãî
ïåðåõîäà âòîðîãî ðîäà.  ñïåêòðå ñâåðõòåêó÷åãî ãåëèÿ
ïðè âûñîêèõ ÷àñòîòàõ âèäíà åùå îäíà îñîáåííîñòü
(ðèñ. 1,á). Íèæíÿÿ ïðÿìàÿ ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ ïîêàçû-
âàåò ÷àñòîòíóþ çàâèñèìîñòü àìïëèòóäû ìîä, ñâÿçàí-
íîé ñ äèýëåêòðè÷åñêèìè ïîòåðÿìè â æèäêîñòè. Êàê
âèäíî íà ðèñ. 1,á, íà ôîíå äèýëåêòðè÷åñêèõ ïîòåðü
ñóùåñòâóåò ðàçìûòûé ìèíèìóì, ñîîòâåòñòâóþùèé
äîïîëíèòåëüíûì ïîòåðÿì. Ýòîò ìèíèìóì áûñòðî
óøèðÿåòñÿ ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû, à åãî àìïëèòóäà
óìåíüøàåòñÿ, è âáëèçè �-òî÷êè îí ñòàíîâèòñÿ òðóäíî
ðàçëè÷èìûì â óñëîâèÿõ äàííîãî ýêñïåðèìåíòà. Òàêèì
îáðàçîì, óçêàÿ ëèíèÿ ðåçîíàíñíîãî ïîãëîùåíèÿ íà-
áëþäàëàñü íà ôîíå øèðîêîãî ïüåäåñòàëà, è âìåñòå îíè
îáðàçîâûâàëè êîíòóð ðîòîííîãî ñïåêòðà. Îáðàùàåò
íà ñåáÿ âíèìàíèå òàêæå òîò ôàêò, ÷òî íàáëþäàåìûé
ìèíèìóì îêàçûâàåòñÿ àñèììåòðè÷íûì ïî ÷àñòîòå.
Âîçìîæíî, ïîñëåäíåå îáñòîÿòåëüñòâî îáóñëîâëåíî
òåì, ÷òî âûøå ðîòîííîé ÷àñòîòû âêëàä â øèðèíó ëè-
íèè ìîãóò âíîñèòü êàê ôîíîíû, òàê è ðîòîíû, à íèæå
ðîòîííîé ÷àñòîòû — òîëüêî ôîíîíû.
4. Ñðàâíåíèå ñ ðåçóëüòàòàìè íåéòðîííûõ
ýêñïåðèìåíòîâ
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû, ïðèâåäåííûå íà
ðèñ. 1,2, óäîáíî àíàëèçèðîâàòü â òåðìèíàõ îòíîñè-
òåëüíîé àìïëèòóäû ( – ) /À À ÀV L V . Òàêèå äàííûå äëÿ
ëåéêîñàïôèðîâîãî ðåçîíàòîðà ïîêàçàíû íà ðèñ. 3 (çà-
ïîëíåííûå ðîìáèêè). Çäåñü äëÿ ñðàâíåíèÿ òàêæå
ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé ñ êâàðöåâûì ðå-
çîíàòîðîì [1] (çàïîëíåííûå êâàäðàòû). Íà ðèñóíêå
âèäíî, ÷òî êîíòóð ñïåêòðàëüíîé ëèíèè â îáëàñòè ðî-
òîííûõ ÷àñòîò ñîñòîèò, êàê óæå îòìå÷àëîñü, èç äâóõ
Ðåçîíàíñíîå âîçáóæäåíèå åäèíè÷íûõ ðîòîíîâ â Íå ²² ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíîé
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11 1075
180,341 180,343
0
500
1000
1500
2000
2500
f, ÃÃö f, ÃÃö f, ÃÃö
f, ÃÃö
a
180,302 180,306
0
500
1000
1500
2000
2500
180,300 180,302 180,304 180,306
0
500
1000
1500
2000
2500
180,3039 180,3040
600
900
1200
À
ì
ï
ë
è
òó
ä
à,
ï
ð
î
è
çâ
åä
.
.
À
ì
ï
ë
è
òó
ä
à,
ï
ð
î
è
çâ
åä
.
.
À
ì
ï
ë
è
òó
ä
à,
ï
ð
î
è
çâ
åä
.
.
À
ì
ï
ë
è
òó
ä
à,
ï
ð
î
è
çâ
åä
.
.
á â
Ðèñ. 2. Ýâîëþöèÿ ðåçîíàíñíîé ìîäû øåï÷óùåé ãàëåðåè m � 128. Ðåçîíàòîð â ïàðå ãåëèÿ ïðè Ò � 1,4–1,6 Ê (à); ðåçîíàòîð
ïîãðóæåí â Íå II ïðè Ò � 1,6 Ê (á); ðåçîíàòîð ïîãðóæåí â Íå II ïðè Ò � 1 4, Ê (â). Íà âñòàâêå — óçêàÿ ëèíèÿ ðåçîíàíñíîãî
ïîãëîùåíèÿ â óâåëè÷åííîì ìàñøòàáå.
÷àñòåé — î÷åíü óçêîé ðåçîíàíñíîé ëèíèè è øèðîêîãî
ïüåäåñòàëà. Àìïëèòóäà ðåçîíàíñíîé ëèíèè ïðèâåäåíà
â îòíîñèòåëüíûõ åäèíèöàõ ( – ) /À À ÀV R V , âåðõíÿÿ
ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ òî÷êà íà óçêîé ëèíèè ñîîòâåòñòâó-
åò ïîãëîùåíèþ ÑÂ× ôîòîíîâ.
Ñîïîñòàâèì ðåçóëüòàòû íàñòîÿùèõ ÑÂ× ýêñïåðè-
ìåíòîâ ñ äàííûìè ïî ðàññåÿíèþ íåéòðîíîâ, ïîëó÷åí-
íûìè â ðîòîííîé îáëàñòè [7] â òîì æå èíòåðâàëå òåì-
ïåðàòóð. Ðîòîííûé ñïåêòð, ïîëó÷åííûé â ðàáîòå [7] ñ
ïîìîùüþ òåõíèêè âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ íà íåéòðîí-
íîì ñïåêòðîìåòðå IRIS, òàêæå ïîêàçàí íà ðèñ. 3:�—
ïðè T � 1,52 Ê; � — ïðè T � 1,34 Ê, áëèçêîé ê òåìïå-
ðàòóðå íàñòîÿùåãî ýêñïåðèìåíòà. Ïðè ýòîì íåéòðîí-
íûå äàííûå áûëè íîðìèðîâàíû ê ÑÂ× ðåçóëüòàòàì â
òî÷êå ìàêñèìóìà, ãäå îòíîñèòåëüíàÿ àìïëèòóäà áûëà
ïðèíÿòà çà åäèíèöó. Êàê âèäíî íà ðèñ. 3, â îáëàñòè
ïüåäåñòàëà íàáëþäàåòñÿ ñîãëàñèå ìåæäó îáîèìè ýêñ-
ïåðèìåíòàìè. Ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî ìåòîä
ÑÂ× ðàññåÿíèÿ ÷óâñòâèòåëåí ê ïðîöåññàì, ïðîèñõîäÿ-
ùèì â ãàçå ýëåìåíòàðíûõ âîçáóæäåíèé Íå II, êàê è ìå-
òîä íåéòðîííîãî ðàññåÿíèÿ.
Ðàçëè÷èå ìåæäó íåéòðîííûìè è ÑÂ× ðåçóëüòàòàìè
ïðîÿâëÿåòñÿ â íàëè÷èè óçêîé ðåçîíàíñíîé ëèíèè, êî-
òîðàÿ íàáëþäàëàñü ëèøü â ÑÂ× ýêñïåðèìåíòàõ. Ïîÿâ-
ëåíèå óçêîé ëèíèè íà ôîíå øèðîêîãî ïüåäåñòàëà ÿâè-
ëîñü íåîæèäàííûì, òàê êàê ðàíåå òàêàÿ ëèíèÿ íå
íàáëþäàëàñü è â ýêñïåðèìåíòàõ ïî ðàìàíîâñêîìó ðàñ-
ñåÿíèþ [11,12]. Ïðè÷èíà ýòîãî, ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàíà
ñ òåì, ÷òî â ÑÂ× ýêñïåðèìåíòàõ èñïîëüçîâàëàñü
àïïàðàòóðà ñ î÷åíü âûñîêèì ðàçðåøåíèåì. Èíñòðóìåí-
òàëüíàÿ ïîãðåøíîñòü ñïåêòðîìåòðà íà ëàìïå îáðàòíîé
âîëíû íà 4–5 ïîðÿäêîâ ìåíüøå, ÷åì â íåéòðîííûõ
(0,1 Ê) [7] è ðàìàíîâñêèõ ýêñïåðèìåíòàõ [11,12].
Íà ðèñ. 4 ïðåäñòàâëåíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñ-
òè øèðèíû óçêîé ëèíèè, èçìåðåííîé ïðè ïîìîùè
êâàðöåâîãî è ëåéêîñàïôèðîâîãî ðåçîíàòîðîâ. Êàê
âèäíî, äàííûå õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ ìåæäó ñîáîé è
èìåþò ñëàáóþ çàâèñèìîñòü îò òåìïåðàòóðû âûøå T� .
Íèæå T� øèðèíà óçêîé ëèíèè áûñòðî óìåíüøàëàñü è
íèæå 1,8 Ê ñòàíîâèëàñü ìåíüøå ðàçðåøàþùåé ñïî-
ñîáíîñòè ñïåêòðîìåòðà. ×òî æå êàñàåòñÿ øèðèíû ïüå-
äåñòàëà, òî çíà÷åíèÿ, ïîëó÷åííûå â äàííîé ðàáîòå,
õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ ñ øèðèíîé ëèíèè, èçìåðåííîé â
íåéòðîííûõ ýêñïåðèìåíòàõ.
Ñðàâíåíèå èçìåðåííîé òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñ-
òè ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòû ñ ðåçóëüòàòàìè, ïîëó÷åííûìè
íàìè ðàíåå â ÑÂ× ýêñïåðèìåíòàõ ñ êâàðöåâûì ðåçîíà-
òîðîì [1], à òàêæå ñ èìåþùèìèñÿ ðåçóëüòàòàìè íåé-
òðîííûõ èçìåðåíèé [4–7], ïîêàçàíî íà ðèñ. 5. Âèäíî,
÷òî ïðè òåìïåðàòóðàõ íèæå ~ 2 Ê íàáëþäàåòñÿ õîðî-
øåå ñîãëàñèå ìåæäó îáîèìè ÑÂ× èçìåðåíèÿìè è ïðàê-
òè÷åñêè âñåìè íåéòðîííûìè ýêñïåðèìåíòàìè. Âáëèçè
�-òî÷êè èìååòñÿ áîëüøîé ðàçáðîñ íåéòðîííûõ äàí-
íûõ. Ïî-âèäèìîìó, ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî â ýòîé îá-
ëàñòè íåîïðåäåëåííîñòü ýíåðãèè ýëåìåíòàðíûõ âîç-
áóæäåíèé ñòàíîâèòñÿ ñðàâíèìîé ñ èõ ýíåðãèåé.
Îòìåòèì òàêæå, ÷òî íåñîâïàäåíèå ñ ðåçóëüòàòàìè
íåéòðîííûõ ýêñïåðèìåíòîâ ìîæåò áûòü ñâÿçàíî ñ ðàç-
ëè÷èåì â õàðàêòåðå âçàèìîäåéñòâèÿ.  íåéòðîííûõ
ýêñïåðèìåíòàõ ðîæäåíèå ðîòîíà îáóñëîâëåíî íåé-
1076 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11
À.Ñ. Ðûáàëêî è äð.
0 65, 0 70, 0 75, 0 80, 0 85,
0
1
AR
1
0
160 170 180 190 200 f, Ãö
E, ìýÂ
(A
–
A
)/
A
v
l
v
A
,
n
ï
ð
î
è
çâ
.
åä
.
Ðèñ. 3. Êîíòóð ñïåêòðàëüíîé ëèíèè âáëèçè ðîòîííîé ÷àñòî-
òû, ïîëó÷åííûé èç ÑÂ× èçìåðåíèé. Äàííàÿ ðàáîòà: (�) —
êâàðöåâûé ðåçîíàòîð (T = 1,4 Ê) (�), — ëåéêîñàïôèðîâûé
ðåçîíàòîð (Ò � 1 57, Ê). Äàííûå íåéòðîííûõ èçìåðåíèé [7]
(ëåâàÿ îñü îðäèíàò): Ò � 1 34, Ê (�), T � 1 52, Ê (�). Óçêàÿ
ðåçîíàíñíàÿ ëèíèÿ ïîêàçàíà âåðòèêàëüíûì îòðåçêîì ñ àì-
ïëèòóäîé ÀR (ñì. òåêñò). Ãîðèçîíòàëüíûìè îòðåçêàìè íà
óðîâíå 0,5 ïîêàçàíû øèðèíû ðîòîííîãî ðåçîíàíñà â íåé-
òðîííûõ ýêñïåðèìåíòàõ [7] è ïüåäåñòàëà â íàñòîÿùåì ýêñ-
ïåðèìåíòå.
1,6 2,0 2,4 2,80
100
200
300
400
T, K
Èíñòðóìåíòàëüíàÿ
ïîãðåøíîñòü
�
f
, s
ê
Ã
ö
Ðèñ. 4. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü øèðèíû óçêîé ëèíèè
ðåçîíàíñíîãî ïîãëîùåíèÿ. (�) — äàííûå êâàðöåâîãî ðå-
çîíàòîðà, (�) — äàííûå ëåéêîñàïôèðîâîãî ðåçîíàòîðà.
Íèæå òåìïåðàòóðû Ò 1,8 Ê äàííûå îãðàíè÷åíû ðàçðåøà-
þùåé ñïîñîáíîñòüþ ñïåêòðîìåòðà.
òðîí-ðîòîííûì âçàèìîäåéñòâèåì, à â ÑÂ× ýêñïåðè-
ìåíòàõ — âçàèìîäåéñòâèåì ðîòîíà ñ ýëåêòðè÷åñêèì
ïîëåì. Ïîñêîëüêó âåðîÿòíîñòü ðîæäåíèÿ ðîòîíà è
øèðèíà ëèíèè îïðåäåëÿþòñÿ êâàäðàòîì ìàòðè÷íîãî
ýëåìåíòà âçàèìîäåéñòâèÿ, à âåëè÷èíà ìàòðè÷íîãî ýëå-
ìåíòà íåéòðîí-ðîòîííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, ñêîðåå
âñåãî, íàìíîãî áîëüøå ìàòðè÷íîãî ýëåìåíòà âçàèìî-
äåéñòâèÿ ðîòîíà ñ ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì, òî äëÿ íåéò-
ðîííûõ ýêñïåðèìåíòîâ íàáëþäåíèå óçêîé ëèíèè òðå-
áóåò êðàéíå âûñîêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè èçìåðåíèé.
5. Îáñóæäåíèå è èíòåðïðåòàöèÿ ðåçóëüòàòîâ.
Àíàëîãèÿ ñ ýôôåêòîì Ìåññáàóýðà
Òàêèì îáðàçîì, ÑÂ× ìåòîäèêà ïîçâîëèëà îáíàðó-
æèòü íîâûé ýôôåêò, ñîñòîÿùèé â ïîÿâëåíèè î÷åíü
óçêîé ëèíèè íà ÷àñòîòå, ñîîòâåòñòâóþùåé ýíåðãèè ðî-
òîííîé ùåëè. Àâòîðàì íå èçâåñòíî íàëè÷èå ñòîëü
óçêîé ëèíèè â ñïåêòðàõ êîíäåíñèðîâàííûõ ñèñòåì.
Èñêëþ÷åíèå ñîñòàâëÿåò ëèøü ñëó÷àé ýôôåêòà Ìåñ-
ñáàóýðà [8], ãäå ñïåêòðàëüíàÿ ëèíèÿ òàêæå ïðåäñòàâëÿ-
åò ñîáîé î÷åíü óçêóþ ëèíèþ íà ôîíå áîëåå øèðîêîãî
ïüåäåñòàëà. Êàê èçâåñòíî, íàëè÷èå óçêîãî ïèêà â ýô-
ôåêòå Ìåññáàóýðà îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî èìååòñÿ êî-
íå÷íàÿ âåðîÿòíîñòü èçëó÷åíèÿ âîçáóæäåííîãî ÿäðà â
êðèñòàëëå áåç ïåðåäà÷è ýíåðãèè ôîíîííîé ïîäñèñòå-
ìå. Ïðè ýòîì òàêàÿ «æåñòêàÿ» êîððåëèðîâàííàÿ ñèñòå-
ìà, êàê êðèñòàëë ïðèíèìàåò íà ñåáÿ èìïóëüñ îòäà÷è,
íî â ñèëó ñâîåé ìàêðîñêîïè÷íîñòè ïðàêòè÷åñêè íå çà-
áèðàåò ó ôîòîíà ýíåðãèè.
 íàøåì ñëó÷àå êàæóùååñÿ íàðóøåíèå çàêîíà ñî-
õðàíåíèÿ èìïóëüñà èìååò ìåñòî, åñëè ðîòîí ðàññìàò-
ðèâàòü êàê ñâîáîäíóþ ÷àñòèöó. Îäíàêî ïîñêîëüêó ðî-
òîí ÿâëÿåòñÿ âîçáóæäåíèåì âñåãî ñâåðõòåêó÷åãî
ãåëèÿ, òî åãî íåëüçÿ ðàññìàòðèâàòü èçîëèðîâàííî îò
ñâåðõòåêó÷åé ÷àñòè æèäêîñòè.  ñèëó ýòîãî çàêîíû ñî-
õðàíåíèÿ èìïóëüñà è ýíåðãèè ñëåäóåò çàïèñûâàòü ñ
ó÷åòîì ïåðåäà÷è ýíåðãèè è èìïóëüñà ñâåðõòåêó÷åé
ïîäñèñòåìå, ÷òî äàåò
p p ppt �
r s, � �pt �
� s (1)
ãäå ppt è �pt — èìïóëüñ è ýíåðãèÿ ôîòîíà, pr è �— èì-
ïóëüñ è ýíåðãèÿ ðîòîíà, ps è �s — èìïóëüñ è ýíåðãèÿ
ñâåðõòåêó÷åé êîìïîíåíòû ñîîòâåòñòâåííî. Êàê ñëå-
äóåò èç îáñóæäàåìûõ â äàííîé ðàáîòå ýêñïåðèìåí-
òîâ, èìïóëüñ, ïåðåäàííûé ñâåðõòåêó÷åé êîìïîíåí-
òå, ïî âåëè÷èíå ïðàêòè÷åñêè ðàâåí èìïóëüñó ðîòîíà,
p ps r� , à ïåðåäàííàÿ ýíåðãèÿ î÷åíü ìàëà, �s � 0.
Ïîêàæåì, ÷òî ñîñòîÿíèå, îòâå÷àþùåå òàêèì òðå-
áîâàíèÿì, ìîæíî ðåàëèçîâàòü â Íå II. Åñëè ïðåäïî-
ëîæèòü, ÷òî â ðåçóëüòàòå ïîãëîùåíèÿ ôîòîíà â æèä-
êîñòè, ïîìèìî ðîòîíà, âîçíèêíåò ñâåðõòåêó÷èé ïîòîê
¼ vs s s� � ñî ñêîðîñòüþ vs (� s — ïëîòíîñòü ñâåðõòåêó÷åé
êîìïîíåíòû), òî ïîëíûé èìïóëüñ, ïåðåäàííûé ñâåðõ-
òåêó÷åé êîìïîíåíòå, ðàâåí
ð ¼ vs s s sV V� � � . (2)
ãäå V — îáúåì ñèñòåìû.
 òàêîì ñëó÷àå ïîëíàÿ ýíåðãèÿ ñâåðõòåêó÷åé êîì-
ïîíåíòû ñ ó÷åòîì (2) âûðàæàåòñÿ ñëåäóþùèì îá-
ðàçîì:
� � �s s s sv V p V� �2 22 2/ / ( ) . (3)
Ïîñêîëüêó îáúåìV — ìàêðîñêîïè÷åñêàÿ âåëè÷èíà, òî
ïðè ôèêñèðîâàííîì èìïóëüñå ðs, áëèçêîì ê èìïóëüñó
ðîòîíà ðr, êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ âîçíèêøåãî ñâåðõòå-
êó÷åãî ïîòîêà �s êðàéíå ìàëà. Îöåíêè ïîêàçûâàþò,
÷òî ïðè V � 1 ñì
3
è � �s � �/ ,2 0 07 ã/ñì
3
îòíîøåíèå
�s / � ñîñòàâëÿåò âñåãî 10
–23
. Òàêèì îáðàçîì, ñâåðõòå-
êó÷èé ïîòîê äåéñòâèòåëüíî ìîæåò ïðèíÿòü íà ñåáÿ êî-
íå÷íûé èìïóëüñ, ïðàêòè÷åñêè íå îòáèðàÿ ó ðîòîíà
ýíåðãèè.
Ðàññìîòðèì íà ìîäåëüíîì ïðèìåðå áîëåå äåòàëüíî
âîçìîæíûé ìèêðîñêîïè÷åñêèé ìåõàíèçì ïåðåäà÷è
èìïóëüñà áîçå-êîíäåíñàòó. Â ïðåíåáðåæåíèè âëèÿíè-
åì íàäêîíäåíñàòíûõ ñîñòîÿíèé îäíî÷àñòè÷íûé áîçå-
êîíäåíñàò ìîæåò áûòü îïèñàí ìàêðîñêîïè÷åñêîé âîë-
íîâîé ôóíêöèåé êîíäåíñàòà
, ïîä÷èíÿþùåéñÿ èçâåñ-
òíîìó óðàâíåíèþ Ãðîññà–Ïèòàåâñêîãî [13]:
i
t m
U n�
��
�
� �
�
�
2
0
2
0
2
(| | ) , (4)
ãäå m — ìàññà áîçå-÷àñòèöû, n0 — ðàâíîâåñíàÿ ïëîò-
íîñòü ÷èñëà ÷àñòèö ïîêîÿùåãîñÿ áîçå-êîíäåíñàòà,
U0 — ïîñòîÿííàÿ ìåæ÷àñòè÷íîãî âçàèìîäåéñòâèÿ.
Êîíäåíñàòíàÿ âîëíîâàÿ ôóíêöèÿ íîðìèðîâàíà óñëî-
âèåì: | |
2 � n, ãäå n — ïëîòíîñòü ÷èñëà ÷àñòèö áî-
çå-êîíäåíñàòà.
Ïðåäïîëîæèì, ÷òî ïîêîÿùåìóñÿ áîçå-êîíäåíñàòó
ïåðåäàí èìïóëüñ p . Òîãäà, ñîãëàñíî óðàâíåíèþ (4),
Ðåçîíàíñíîå âîçáóæäåíèå åäèíè÷íûõ ðîòîíîâ â Íå ²² ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíîé
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11 1077
1,5 2,0 2,5
80
100
120
140
160
180
T, K
f,
Ã
Ã
ö
Ðèñ. 5. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ðîòîííîé ÷àñòîòû, ïî-
ëó÷åííàÿ èç ÑÂ× èçìåðåíèé (äàííàÿ ðàáîòà (�), äàííûå
ðàáîòû [1] (�)) è èç íåéòðîííûõ èçìåðåíèé (äàííûå [4]
(�); äàííûå [5] (�); äàííûå [6] (�,�); äàííûå [7] (�)).
âîçìîæíû äâå ñèòóàöèè. Âî-ïåðâûõ, êîíäåíñàò, ïîëó-
÷èâ èìïóëüñ p, ìîæåò ïðèéòè â äâèæåíèå êàê öåëîå
áåç âîçíèêíîâåíèÿ â íåì âîçáóæäåíèé. Ñîîòâåòñòâóþ-
ùåå ýòîìó ñëó÷àþ ñòàöèîíàðíîå ðåøåíèå óðàâíåíèÿ
(4), îïèñûâàþùåå äâèæåíèå êîíäåíñàòà ñ èìïóëüñîì
p, èìååò âèä
( ) exp ( )r qr� q i , (5)
ãäå
q — àìïëèòóäà, ñâÿçàííàÿ ñ ïëîòíîñòüþ ÷àñòèö â
äâèæóùåìñÿ êîíäåíñàòå nq ñîîòíîøåíèåì | |
q qn2 � ,
q — ïðîèçâîëüíûé âîëíîâîé âåêòîð. Òîãäà ñ èñïîëü-
çîâàíèåì èçâåñòíîãî êâàíòîâî-ìåõàíè÷åñêîãî ñîîòíî-
øåíèÿ äëÿ ïëîòíîñòè ïîòîêà ¼ èç ðåøåíèÿ (5) ñëåäóåò,
÷òî j v� mnq s, ãäå v qs m� � / , n n m Uq s� �0
2
02v / . Ïîë-
íûé èìïóëüñ êîíäåíñàòà p j v� �V M s, ãäå M mVnq� —
ïîëíàÿ ìàññà êîíäåíñàòà â îáúåìå V. Òàêèì îáðàçîì,
êàê áûëî ïîêàçàíî âûøå ïðè ôåíîìåíîëîãè÷åñêîì
ðàññìîòðåíèè, êîíäåíñàòó ìîæíî ïåðåäàòü êîíå÷íûé
èìïóëüñ, ïðàêòè÷åñêè íå ïåðåäàâàÿ åìó ýíåðãèè.
Îòìåòèì, ÷òî èìååòñÿ è äðóãàÿ âîçìîæíîñòü ïîëó-
÷åíèÿ êîíäåíñàòîì èìïóëüñà ðs, ñâÿçàííàÿ ñ âîçíèê-
íîâåíèåì â íåì ìàëûõ êîëåáàíèé.  ýòîì ñëó÷àå ðå-
øåíèå óðàâíåíèÿ (4) èìååò âèä:
�
� �n i t0 1 exp [ ( )]� kr . (6)
Ýíåðãèÿ òàêîãî ôîíîííîãî âîçáóæäåíèÿ � �� � ñâÿçà-
íà ñ èìïóëüñîì p k� � èçâåñòíûì ñîîòíîøåíèåì Áî-
ãîëþáîâà [13]:
�� �
p
m
hU p
m
2
0
2
2
. (7)
Òàêèì îáðàçîì, áîçå-êîíäåíñàò ìîæåò ïîãëîòèòü èì-
ïóëüñ pè ñîîòâåòñòâóþùóþ åìó êîíå÷íóþ ýíåðãèþ �,
÷òî íå ñîîòâåòñòâóåò óñëîâèþ âîçáóæäåíèÿ óçêîé
ñïåêòðàëüíîé ëèíèè íà ðîòîííîé ÷àñòîòå. Îäíàêî òà-
êèå âîçáóæäåíèÿ, âîçíèêàþùèå íà ôîíå êîíäåíñàòà,
ìîãóò áûòü îòâåòñòâåííû çà âîçíèêíîâåíèå ïüåäåñòà-
ëà êîíòóðà ñïåêòðàëüíîé ëèíèè (ðèñ. 3).
Òàêèì îáðàçîì, êàê áûëî îòìå÷åíî âûøå, èìåþùàÿ
ìåñòî ñèòóàöèÿ äåéñòâèòåëüíî íàïîìèíàåò òó, êîòîðàÿ
íàáëþäàåòñÿ â ýôôåêòå Ìåññáàóýðà. Îòëè÷èå çàêëþ-
÷àåòñÿ â òîì, ÷òî â ýôôåêòå Ìåññáàóýðà èìïóëüñ îòäà-
÷è ÿäðà ïåðåäàåòñÿ êðèñòàëëó êàê öåëîìó.  êâàíòî-
âîé æèäêîñòè èìïóëüñ ïåðåäàåòñÿ ñêîððåëèðîâàííîé
ñâåðõòåêó÷åé êîìïîíåíòå æèäêîñòè.
Õàðàêòåð ìåõàíèçìà âçàèìîäåéñòâèÿ ñâåðõòåêó÷å-
ãî ãåëèÿ ñ âíåøíèì ýëåêòðîìàãíèòíûì ïîëåì ïîêà íå-
äîñòàòî÷íî ÿñåí. Ïîñêîëüêó íåéòðàëüíûå àòîìû ãåëèÿ
íå îáëàäàþò ñîáñòâåííûì äèïîëüíûì ìîìåíòîì,
îáû÷íî ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî âçàèìîäåéñòâèå ñ âíåøíèì
ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì âîçíèêàåò áëàãîäàðÿ ïîëÿðèçà-
öèè ýòèì ïîëåì àòîìîâ ãåëèÿ. Ýôôåêòû, îáóñëîâëåí-
íûå òàêèì âçàèìîäåéñòâèåì, êâàäðàòè÷íû ïî ïîëþ.
Çàìåòèì, ÷òî óòâåðæäåíèå îá îòñóòñòâèè ó àòîìà ãå-
ëèÿ äèïîëüíîãî ìîìåíòà îòíîñèòñÿ ê èçîëèðîâàííîìó
àòîìó ãåëèÿ. Åñëè æå àòîì ãåëèÿ íàõîäèòñÿ â ñðåäå,
îêðóæåííûé äðóãèìè àòîìàìè, òî ïðè àñèììåòðèè â
ðàñïðåäåëåíèè îêðóæàþùèõ åãî àòîìîâ íåëüçÿ èñ-
êëþ÷èòü ïîÿâëåíèå ñîáñòâåííîãî ôëóêòóàöèîííîãî
äèïîëüíîãî ìîìåíòà. Ýôôåêòû, îáóñëîâëåííûå òàêîé
ïîëÿðèçàöèåé, îáñóæäàëèñü â ðàáîòàõ [14–17].  ÷àñò-
íîñòè, åñëè ðîòîí ðàññìàòðèâàòü êàê ôëóêòóàöèþ
ïëîòíîñòè ñ àñèììåòðè÷íûì ðàñïðåäåëåíèåì àòîìîâ,
òî åìó ïî òîé æå ïðè÷èíå ìîæíî ïðèïèñàòü ñîáñòâåí-
íûé äèïîëüíûé ìîìåíò d0 . Ïðåäïîëîæèì, ÷òî òàêàÿ
ñèòóàöèÿ äåéñòâèòåëüíî èìååò ìåñòî, òîãäà îïåðàòîð
âçàèìîäåéñòâèÿ íåñòàöèîíàðíîãî âíåøíåãî ýëåêòðè-
÷åñêîãî ïîëÿ E r( , )t ñ ìíîãî÷àñòè÷íîé áîçå-ñèñòåìîé
ìîæåò áûòü çàïèñàí â âèäå
�( ) � ( , ) � ( ) � ( )V t d t� ��
r d E r r r0 � � , (8)
ãäå � ( )�
r , � ( )� r — ïîëåâûå îïåðàòîðû ðîæäåíèÿ è
óíè÷òîæåíèÿ áîçå-÷àñòèö, � ( , )E r t — îïåðàòîð êâàí-
òîâàííîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ýëåêòðîìàãíèòíîé
âîëíû.  áîçå-ñèñòåìàõ ñ îäíî÷àñòè÷íûì êîíäåíñà-
òîì ïîëåâîé îïåðàòîð çàïèñûâàåòñÿ â âèäå [13]:
� ( ) ( ) � ( )�
r r r�
� , ãäå
( )r — êîíäåíñàòíàÿ âîëíîâàÿ
ôóíêöèÿ, � ( )� r — ïîëåâîé îïåðàòîð, îïèñûâàþùèé
íàäêîíäåíñàòíûå âîçáóæäåíèÿ. Ïîäñòàíîâêà çàïèñàí-
íûõ â òàêîì âèäå ïîëåâûõ îïåðàòîðîâ â (8) ïîçâîëÿåò
ïðåäñòàâèòü îïåðàòîð âçàèìîäåéñòâèÿ (8) â âèäå ñóì-
ìû ñëàãàåìûõ, îïèñûâàþùèõ âçàèìîäåéñòâèå êîí-
äåíñàòà è íàäêîíäåíñàòíûõ âîçáóæäåíèé ñ ïåðåìåí-
íûì ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì. Ñóùåñòâåííûì ÿâëÿåòñÿ
òî, ÷òî ïðè ýòîì âîçíèêàåò îïåðàòîð âçàèìîäåéñòâèÿ,
ïðèâîäÿùèé ê ðîæäåíèþ èëè óíè÷òîæåíèþ îäíîé
êâàçè÷àñòèöû:
� ( ) � ( , )[ � ( ) ( ) � ( ) ( )]V t d t1 0� �
�
r d E r r r r r� �
. (9)
Ðàçëàãàÿ îïåðàòîð ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ � ( , )E r t , îïåðà-
òîð íàäêîíäåíñàòíûõ âîçáóæäåíèé � ( )� r è âîëíîâóþ
ôóíêöèþ êîíäåíñàòà
( )r ïî ñîáñòâåííûì ôóíêöèÿì
îïåðàòîðà èìïóëüñà è èíòåãðèðóÿ ïî êîîðäèíàòå, ïî-
ëó÷àåì âûðàæåíèå, ïðîïîðöèîíàëüíîå äåëüòà-ôóíê-
öèè �( – – )ð ð ðpt r s , êîòîðàÿ è îáåñïå÷èâàåò çàêîí ñî-
õðàíåíèÿ èìïóëüñà.
Ðàññìîòðèì âîçìîæíóþ ïðè÷èíó íàáëþäåíèÿ ðå-
çîíàíñà èìåííî íà ðîòîííîé ÷àñòîòå. Âåðîÿòíîñòü ïå-
ðåõîäà ñèñòåìû â åäèíèöó âðåìåíè ïîä âëèÿíèåì
âíåøíåãî âîçìóùåíèÿ èç íà÷àëüíîãî ñîñòîÿíèÿ i â êî-
íå÷íîå ñîñòîÿíèå f îïðåäåëÿåòñÿ èçâåñòíîé ôîðìó-
ëîé Ôåðìè
w f V ifi f� � �
2
1
2�
� �
�
| | � | | ( ) , (10)
ãäå � �( )f — ïëîòíîñòü êîíå÷íûõ ñîñòîÿíèé. Ìàòðè÷-
íûé ýëåìåíò â (10) ìåæäó íà÷àëüíûì ñîñòîÿíèåì, â
1078 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11
À.Ñ. Ðûáàëêî è äð.
êîòîðîì èìååòñÿ ôîòîí ñ èìïóëüñîì ppt è ïîêîÿùèéñÿ
êîíäåíñàò, à â êîíå÷íîì ñîñòîÿíèè — ðîòîí ñ èìïóëü-
ñîì pr è äâèæóùèéñÿ êîíäåíñàò ñ âîëíîâîé ôóíêöèåé
(3) ïðè q p p� �( ) /pt 0 �, îòëè÷åí îò íóëÿ.
Áëàãîäàðÿ ñâîåîáðàçíîé çàâèñèìîñòè ýíåðãèè ðî-
òîíà îò èìïóëüñà � ��
�� ( ) /p p0
2 2 (� — ýôôåêòèâ-
íàÿ ìàññà ðîòîíà), ïëîòíîñòü ñîñòîÿíèé, ïðèõîäÿùàÿ-
ñÿ íà åäèíèöó îáúåìà
� �
�
� �
( ) �
�
pr
2
2 32 � �
.
(11)
Âåðîÿòíîñòü âîçáóæäåíèÿ êâàçè÷àñòèöû â ðåçóëü-
òàòå ïîãëîùåíèÿ ôîòîíà ïðîïîðöèîíàëüíà êâàäðàòó
ìàòðè÷íîãî ýëåìåíòà, à ñëåäîâàòåëüíî, âåëè÷èíå âçà-
èìîäåéñòâèÿ êâàçè÷àñòèöû ñ ïîëåì, à òàêæå ïëîòíîñ-
òè êîíå÷íûõ ñîñòîÿíèé (11). Ïîñêîëüêó ïëîòíîñòü
êîíå÷íûõ ñîñòîÿíèé ðîòîíà ñòðåìèòñÿ ê áåñêîíå÷íîñ-
òè (ðèñ. 6), òî âåðîÿòíîñòü âîçáóæäåíèÿ ðîòîíà âíåø-
íèì ïîëåì ìîæåò áûòü äîñòàòî÷íî áîëüøîé äàæå ïðè
ìàëîé âåëè÷èíå âçàèìîäåéñòâèÿ ðîòîíà ñ ýëåêòðè-
÷åñêèì ïîëåì. Ýòî îáúÿñíÿåò, ïî÷åìó ðåçîíàíñíîå
ïîãëîùåíèå íàáëþäàåòñÿ èìåííî íà ÷àñòîòå � / �. Ñ
óâåëè÷åíèåì ÷àñòîòû ïëîòíîñòü ñîñòîÿíèé áûñòðî
ïàäàåò è âåðîÿòíîñòü ðîæäåíèÿ ðîòîíà ñ èìïóëüñîì
p p� 0 îêàçûâàåòñÿ ìàëîé. Àíàëîãè÷íàÿ îñîáåííîñòü
â ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé èìååòñÿ è â ìàêñèìóìå ýíåðãå-
òè÷åñêîãî ñïåêòðà ñâåðõòåêó÷åãî ãåëèÿ (äëÿ ìàêñîíà).
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ â ýòîé îáëàñòè ïëà-
íèðóþòñÿ.
Òàêèì îáðàçîì, â íåêîòîðîì ïðèáëèæåíèè ñâåðõòå-
êó÷èé ãåëèé ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ñâîåîáðàçíóþ
äâóõóðîâíåâóþ ñèñòåìó, â êîòîðîé íèæíèì «óðîâ-
íåì» ÿâëÿåòñÿ åãî îñíîâíîå ñîñòîÿíèå, à âîçáóæäåí-
íûì «óðîâíåì» — ñîñòîÿíèå ñ ðîòîíîì ýíåðãèåé �.
Ïîä âîçäåéñòâèåì âíåøíåãî ïîëÿ ñ ÷àñòîòîé � � � / �
ìîæåò áûòü ñîçäàíà áîëüøàÿ çàñåëåííîñòü âåðõíåãî
«óðîâíÿ», â ðåçóëüòàòå ÷åãî ñòàíîâèòñÿ âîçìîæíîé ãå-
íåðàöèÿ èçëó÷åíèÿ â ÑÂ× äèàïàçîíå. Âïîëíå âåðîÿòíî
òàêæå, ÷òî ïðè áîëüøèõ ïëîòíîñòÿõ íàêà÷êè ìîæíî
ñîçäàòü óñëîâèÿ äëÿ íàáëþäåíèÿ ñâîåîáðàçíîé ðîòîí-
íîé áîçå-ýéíøòåéíîâñêîé êîíäåíñàöèè â ñîñòîÿíèè ñ
êîíå÷íûì èìïóëüñîì, êàê ýòî áûëî ïðåäñêàçàíî â ðà-
áîòå [18].
Çàêëþ÷åíèå
Ýêñïåðèìåíòàëüíî èññëåäîâàíî âëèÿíèå ïåðåìåí-
íîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ íà ñâåðõòåêó÷èé ãåëèé ïðè
÷àñòîòàõ ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ, áëèçêèõ ê ýíåðãèè
ðîòîííîé ùåëè. Ïîêàçàíî, ÷òî êîíòóð ñïåêòðàëüíîé
ëèíèè ñîñòîèò èç øèðîêîãî «ïüåäåñòàëà» è óçêîé ëè-
íèè ðåçîíàíñíîãî ïîãëîùåíèÿ èëè ãåíåðàöèè. Óñòà-
íîâëåíî, ÷òî øèðèíà ïüåäåñòàëà õîðîøî ñîãëàñóåòñÿ
ñ äàííûìè î øèðèíå ðîòîííîé ëèíèè, ïîëó÷åííûìè
ðàíåå â íåéòðîííûõ ýêñïåðèìåíòàõ.
Ïîÿâëåíèå óçêîé ðåçîíàíñíîé ëèíèè íà ðîòîííîé
÷àñòîòå ñâÿçûâàåòñÿ ñ ðîæäåíèåì åäèíè÷íîãî ðîòîíà.
Ïîñêîëüêó èìïóëüñ ðîòîíà íà íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ
ïðåâîñõîäèò èìïóëüñ ôîòîíà òàêîé æå ýíåðãèè, òî
ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî çàêîí ñîõðàíåíèÿ èìïóëüñà ìî-
æåò îáåñïå÷èòüñÿ ïåðåäà÷åé èìïóëüñà ñâåðõòåêó÷åé
êîìïîíåíòå Íå II. Ýòîò ìåõàíèçì íàïîìèíàåò ýôôåêò
Ìåññáàóýðà, ãäå êâàíò ïåðåäàåò êðèñòàëëó êàê öåëîìó
èìïóëüñ, íî íå ïåðåäàåò åìó ýíåðãèþ. Êàê è â ýôôåêòå
Ìåññáàóýðà, â äàííîì ñëó÷àå íàáëþäàåòñÿ î÷åíü óçêàÿ
ëèíèÿ, ïîäîáíàÿ êîòîðîé, ïî-âèäèìîìó, áîëüøå íèãäå
íå íàáëþäàåòñÿ â ñïåêòðàõ êîíäåíñèðîâàííûõ ñèñòåì.
 äàëüíåéøåì ïðåäïîëàãàåòñÿ èññëåäîâàòü âëèÿ-
íèå âíåøíåãî ïîñòîÿííîãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ íà
ñòðóêòóðó êîíòóðà ñïåêòðàëüíîé ëèíèè. Ïðåäñòàâëÿ-
åòñÿ òàêæå öåëåñîîáðàçíûì èçó÷åíèå îáðàòíîãî ýô-
ôåêòà — ãåíåðàöèè ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ ïðè
àííèãèëÿöèè ðîòîíîâ.
Àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü È. Àäàìåíêî,
À. Àíäðååâó, Â. Ãðèãîðüåâó, Â. Ëîêòåâó, Â Ìàéäàíîâó,
Â. Íàöèêó, Ê. Íåì÷åíêî, Ý. Ïàøèöêîìó, Ñ. Ðÿá÷åíêî,
Â. Ñèâîêîíþ, Ì. Òîì÷åíêî Ñ. Øåâ÷åíêî, Ã. Øåøèíó,
Â. ßìïîëüñêîìó, à òàêæå ó÷àñòíèêàì Ìåæäóíàðîäíîé
êîíôåðåíöèè ïî ôèçèêå íèçêèõ òåìïåðàòóð LT25 (Àì-
ñòåðäàì, 2008) è ñèìïîçèóìà ïî ñâåðõíèçêèì òåìïå-
ðàòóðàì ULT2008 (Ëîíäîí, 2008) çà èíòåðåñ ê ðàáîòå
è ïîëåçíûå äèñêóññèè.
Ðàáîòà áûëà âûïîëíåíà ïðè ïîääåðæêå ãðàíòîâ
CRDF (ïðîåêò 2853) è ÓÍÒÖ (ïðîåêò 3718).
1. A. Rybalko, S. Rubets, E. Rudavskii, V. Tikhiy, S. Ta-
rapov, R. Golovashchenko, and V. Derkach, Phys. Rev.
B76, 140503 (2007).
2. À.Ñ. Ðûáàëêî, Ñ.Ï. Ðóáåö, Ý.ß. Ðóäàâñêèé, Â.À. Òè-
õèé, Ð.Â. Ãîëîâàùåíêî, Â.Í. Äåðêà÷, Ñ.È. Òàðàïîâ,
ÔÍÒ 34, 326 (2008) [Low Temp. Phys. 34, 254 (2008)].
3. À.Ñ. Ðûáàëêî, Ñ.Ï. Ðóáåö, Ý.ß. Ðóäàâñêèé, Â.À. Òè-
õèé, Ñ.È. Òàðàïîâ, Ð.Â. Ãîëîâàùåíêî, Â.Í. Äåðêà÷,
ÔÍÒ 34, 631 (2008) [Low Temp. Phys. 34, 497 (2008)].
4. D.G. Henshow and A.D.B. Woods, Phys. Rev. 121, 1266
(1961).
5. W.G. Stirling and H.R. Glyde, Phys. Rev. B41, 4224
(1990).
6. K. H Andersen and W.G. Stirling, J. Phys. Condens. Mat-
ter 6, 5805 (1994).
Ðåçîíàíñíîå âîçáóæäåíèå åäèíè÷íûõ ðîòîíîâ â Íå ²² ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíîé
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11 1079
�
�(
)
� �m
�
�m
�
E0
Ðèñ. 6. Êà÷åñòâåííàÿ çàâèñèìîñòü ïëîòíîñòè ñîñòîÿíèé â
Íå II îò ýíåðãèè (ñì. òåêñò).
7. G. Zsigmond, F. Mezei, and M.T.F. Telling, Physica
B338, 43 (2007).
8. Ýôôåêò Ìåññáàóýðà, Þ.Ì. Êàãàí (ðåä.), Èçä-âî
èíîñòð. ëèò., Ìîñêâà (1962).
9. E.V. Ganapolsky, A.V. Golik, and A.P. Korolyuk, Phys.
Rev. B51, 11962 (1995).
10. V.N. Derkach, R.V. Golovashchenko, S.V. Nedukh, A.S.
Plevako, and S.I. Tarapov, Prog. 30th Intl. Conf jn Te-
rahertz Electronics, IRMMW-THz 2005, Williamsburg
(2005), p. 192.
11. T.J. Greytak and J. Yan, Phys. Rev. Lett. 22, 987 (1969).
12. T.J. Greytak, R. Woerner, J. Yan, and R. Benjamin, Phys.
Rev. Lett. 25, 1547 (1970).
13. È.Ì. Ëèôøèö, Ë.Ï. Ïèòàåâñêèé, Ñòàòèñòè÷åñêàÿ
ôèçèêà, Íàóêà, Ìîñêâà (1978).
14. A.D. Crowell, J. Chem. Phys. 61, 3485 (1974).
15. Ã.Å. Âîëîâèê, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 39, 169 (1984).
16. Â.Ì. Ëîêòåâ, Ì.Ä. Òîì÷åíêî, ÔÍÒ 34, 337 (2008) [Low
Temp. Phys. 34, 262 (2008)].
17. Â.Ä. Íàöèê, ÔÍÒ 34, 625 (2008) [Low Temp. Phys. 34,
493 (2008)].
18. Ñ.Â. Èîðäàíñêèé, Ë. Ï. Ïèòàåâñêèé, ÓÔÍ 131, 203
(1980).
Resonance excitation of single rotons in He II
by electromagnetic wave. Profile of spectral line
A.S. Rybalko, S.P. Rubets, E.Ya. Rudavskii,
V.A. Tikhiy, Yu.M. Poluektov, R.V. Golovachenko,
V.N. Derkach, S.I. Tarapov, and O.V. Usatenko
The amplitude-frequency characteristic of the
spectral absorption line of electromagnetic field
is measured in liquid helium for frequencies
40–200 GHz in temperature range 1.4–2.75 K. A
narrow line of resonance absorption is observed, on
the broad background, at roton frequency. The re-
sults obtained are correlated with the data on roton
spectrum detected in experiments on neutrons scat-
tering in liquid helium. We attribute the appear-
ance of the narrow line with the creation of a single
roton. We argue that the momentum conservation
may be stipulated by the momentum transfer to a
superfluid component. It seems to us that there is
an analogy between the effect observed and that by
Moessbauer.
PACS: 67.10.Hk Quantum effects on the structure
and dynamics of non-degenerate fluids;
67.30.åh Transport and hydrodynamics.
Keywords: superfluid helium, dielectric resonator,
wishpering gallery.
1080 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2009, ò. 35, ¹ 11
À.Ñ. Ðûáàëêî è äð.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-117465 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0132-6414 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:17:38Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Рыбалко, А.С. Рубец, С.П. Рудавский, Э.Я. Тихий, В.А. Полуэктов, Ю.М. Головащенко, Р.В. Деркач, В.Н. Тарапов, С.И. Усатенко, О.В. 2017-05-23T15:44:43Z 2017-05-23T15:44:43Z 2009 Резонансное возбуждение единичных ротонов в Не II электромагнитной волной. Контур спектральной линии / А.С. Рыбалко, С.П. Рубец, Э.Я. Рудавский, В.А. Тихий, Ю.М. Полуэктов, Р.В. Головащенко, В.Н. Деркач, С.И. Тарапов, О.В. Усатенко // Физика низких температур. — 2009. — Т. 35, № 11. — С. 1073-1080. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 67.10.Hk, 67.30.еh https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117465 Измерена амплитудно-частотная характеристика спектральной линии поглощения электромагнитного излучения в области частот 40-200 ГГц в жидком гелии в интервале температур 1,4-2,75 К. Обнаружено, что в области ротонной частоты наблюдается узкая линия резонансного поглощения на фоне широкого пьедестала. Полученные результаты сопоставляются с данными о ротонном спектре, найденном в экспериментах по рассеянию нейтронов в жидком гелии. Причина появления узкой линии связана с рождением единичного ротона. Показано, что выполнение закона сохранения импульса обусловлено передачей импульса сверхтекучей компоненте. Обращается внимание на аналогию наблюдаемого эффекта с эффектом Мессбауэра. Виміряно амплітудно-хвильову характеристику спектральної лінії поглинання електромагнітного випромінення в області частот 40–200 ГГц у рідкому гелії в інтервалі температур 1,4–2,75 К. Виявлено, що в області ротонної частоти спостерігається вузька лінія резонансного поглинання на фоні широкого п’єдесталу. Отримані результати зіставляються з даними про ротонний спектр, який знайдено в експериментах по розсіянню нейтронів в рідкому гелії. Причина появи вузької лінії пов’язана з народженням одиничного ротона. Показано, що виконання закону збереження імпульсу обумовлено передачею імпульсу надплинній компоненті. Звертається увага на аналогію ефекту, який спостерігається, з ефектом Мессбауера. The amplitude-frequency characteristic of the spectral absorption line of electromagnetic field is measured in liquid helium for frequencies 40–200 GHz in temperature range 1.4–2.75 K. A narrow line of resonance absorption is observed, on the broad background, at roton frequency. The results obtained are correlated with the data on roton spectrum detected in experiments on neutrons scattering in liquid helium. We attribute the appearance of the narrow line with the creation of a single roton. We argue that the momentum conservation may be stipulated by the momentum transfer to a superfluid component. It seems to us that there is an analogy between the effect observed and that by Moessbauer. Авторы выражают благодарность И. Адаменко, А. Андрееву, В. Григорьеву, В. Локтеву, В Майданову, В. Нацику, К. Немченко, Э. Пашицкому, С. Рябченко, В. Сивоконю, М. Томченко С. Шевченко, Г. Шешину, В. Ямпольскому, а также участникам Международной конференции по физике низких температур LT25 (Амстердам, 2008) и симпозиума по сверхнизким температурам ULT2008 (Лондон, 2008) за интерес к работе и полезные дискуссии. Работа была выполнена при поддержке грантов CRDF (проект 2853) и УНТЦ (проект 3718). ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Квантовые жидкости и квантовые кpисталлы Резонансное возбуждение единичных ротонов в Не II электромагнитной волной. Контур спектральной линии Resonance excitation of single rotons in He II by electromagnetic wave. Profile of spectral line Article published earlier |
| spellingShingle | Резонансное возбуждение единичных ротонов в Не II электромагнитной волной. Контур спектральной линии Рыбалко, А.С. Рубец, С.П. Рудавский, Э.Я. Тихий, В.А. Полуэктов, Ю.М. Головащенко, Р.В. Деркач, В.Н. Тарапов, С.И. Усатенко, О.В. Квантовые жидкости и квантовые кpисталлы |
| title | Резонансное возбуждение единичных ротонов в Не II электромагнитной волной. Контур спектральной линии |
| title_alt | Resonance excitation of single rotons in He II by electromagnetic wave. Profile of spectral line |
| title_full | Резонансное возбуждение единичных ротонов в Не II электромагнитной волной. Контур спектральной линии |
| title_fullStr | Резонансное возбуждение единичных ротонов в Не II электромагнитной волной. Контур спектральной линии |
| title_full_unstemmed | Резонансное возбуждение единичных ротонов в Не II электромагнитной волной. Контур спектральной линии |
| title_short | Резонансное возбуждение единичных ротонов в Не II электромагнитной волной. Контур спектральной линии |
| title_sort | резонансное возбуждение единичных ротонов в не ii электромагнитной волной. контур спектральной линии |
| topic | Квантовые жидкости и квантовые кpисталлы |
| topic_facet | Квантовые жидкости и квантовые кpисталлы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117465 |
| work_keys_str_mv | AT rybalkoas rezonansnoevozbuždenieediničnyhrotonovvneiiélektromagnitnoivolnoikonturspektralʹnoilinii AT rubecsp rezonansnoevozbuždenieediničnyhrotonovvneiiélektromagnitnoivolnoikonturspektralʹnoilinii AT rudavskiiéâ rezonansnoevozbuždenieediničnyhrotonovvneiiélektromagnitnoivolnoikonturspektralʹnoilinii AT tihiiva rezonansnoevozbuždenieediničnyhrotonovvneiiélektromagnitnoivolnoikonturspektralʹnoilinii AT poluéktovûm rezonansnoevozbuždenieediničnyhrotonovvneiiélektromagnitnoivolnoikonturspektralʹnoilinii AT golovaŝenkorv rezonansnoevozbuždenieediničnyhrotonovvneiiélektromagnitnoivolnoikonturspektralʹnoilinii AT derkačvn rezonansnoevozbuždenieediničnyhrotonovvneiiélektromagnitnoivolnoikonturspektralʹnoilinii AT tarapovsi rezonansnoevozbuždenieediničnyhrotonovvneiiélektromagnitnoivolnoikonturspektralʹnoilinii AT usatenkoov rezonansnoevozbuždenieediničnyhrotonovvneiiélektromagnitnoivolnoikonturspektralʹnoilinii AT rybalkoas resonanceexcitationofsinglerotonsinheiibyelectromagneticwaveprofileofspectralline AT rubecsp resonanceexcitationofsinglerotonsinheiibyelectromagneticwaveprofileofspectralline AT rudavskiiéâ resonanceexcitationofsinglerotonsinheiibyelectromagneticwaveprofileofspectralline AT tihiiva resonanceexcitationofsinglerotonsinheiibyelectromagneticwaveprofileofspectralline AT poluéktovûm resonanceexcitationofsinglerotonsinheiibyelectromagneticwaveprofileofspectralline AT golovaŝenkorv resonanceexcitationofsinglerotonsinheiibyelectromagneticwaveprofileofspectralline AT derkačvn resonanceexcitationofsinglerotonsinheiibyelectromagneticwaveprofileofspectralline AT tarapovsi resonanceexcitationofsinglerotonsinheiibyelectromagneticwaveprofileofspectralline AT usatenkoov resonanceexcitationofsinglerotonsinheiibyelectromagneticwaveprofileofspectralline |