О причине электрической активности сверхтекучего гелия при возбуждении в нем волн второго звука и колебаний скорости нормальной компоненты - Пашицкий, Э.А.; Рябченко, С.М. (Физика низких температур, 2007)
Предложено объяснение нового, неизвестного ранее эффекта — возникновения электрического поля в сверхтекучем гелии в процессе распространения волн второго звука либо при вынужденных колебаниях скорости нормальной компоненты, недавно наблюдавшегося экспериментально. Показано, что электрический потенциал, возникающий при возбуждении второго звука и
обусловленный поляризацией атомов Не под действием ускорений из-за сильного различия масс
электронов и ядер (инерционный эффект), пропорционален полной энтропии He II. Рассмотрение проведено с использованием представления о сверхтекучей компоненте He II как о суперпозиции двух сильно связанных кулоновским взаимодействием противоположно заряженных когерентных бозонных конденсатов — ядерного и электронного. Последние состоят, соответственно,
из ядер атомов гелия с нулевым спином и из сильно коррелированных пар электронов, находящихся в синглетном состоянии и образующих полностью заполненную 1s-оболочку атомов гелия.
Учтено, что эффективный когерентный конденсат, являющийся микроосновой сверхтекучей
компоненты He II, вследствие межатомного взаимодействия содержит, наряду с «истощенным»
одночастичным бозе-эйнштейновским конденсатом, интенсивный парный и высшие моночастичные конденсаты. Благодаря этому энтропия сверхтекучей квантовой жидкости 4
Не имеет постоянный, не зависящий от температуры вклад. Из проведенного рассмотрения следует, что отношение амплитуд колебаний температуры и электрического потенциала в волне второго звука,
полученное А.С. Рыбалко (ФНТ 30, 132 (2004)), может быть использовано для определения энтропии He II. Проявление электрической активности при возбуждении вынужденных колебаний
скорости нормальной компоненты за счет крутильных колебаний сосуда с He II, обнаруженное в
работе А.С. Рыбалко и С.П. Рубца (ФНТ 31, 820 (2005)), качественно объяснено с учетом поправки к химическому потенциалу, квадратичной по разности скоростей сверхтекучей и нормальной компонент He II. Показано, однако, что этот вклад, так же как и вклад, обусловленный
центростремительным ускорением, который обсуждался в статье А.С. Рыбалко и С.П. Рубца,
количественно не согласуется с экспериментом. Запропоновано пояснення нового, невідомого раніше ефекту — виникнення електричного поля
у надплинному гелії у процесі поширення хвиль другого звуку або при змушених коливаннях
швидкості нормальної компоненти, що недавно спостерігався експериментально. Показано, що
електричний потенціал, який виникає при збудженні другого звуку й обумовлений поляризацією
атомів Не під дією прискорень через велику різницю мас електронів і ядер (інерційний ефект), є
пропорційним повній ентропії He II. Розгляд проведено з використанням уявлення про надплинну
компоненту He II як про суперпозицію двох сильно зв’язаних кулонівською взаємодією протилежно заряджених когерентних бозонних конденсатів — ядерного й електронного. Останні складаються, відповідно, з ядер атомів гелію з нульовим спіном та з сильно корельованих пар електронів, що перебувають у синглетному стані й утворюють повністю заповнену 1s-оболонку атомів
гелію. Враховано, що ефективний когерентний конденсат, що є мікроосновою надплинної компоненти He II, внаслідок міжатомної взаємодії містить, поряд з «виснаженим» одночастинковим бозе-ейнштейнівським конденсатом, інтенсивний парний та вищі багаточастинкові конденсати. Завдяки цьому ентропія надплинної квантової рідини 4
Не має постійний, незалежний від температури
внесок. Із проведеного розгляду випливає, що відношення амплітуд коливань температури й електричного потенціалу у хвилі другого звуку, отримане О.С. Рибалко (ФНТ 30, 132 (2004)), може
бути використано для визначення ентропії He II. Прояв електричної активності при збудженні вимушених коливань швидкості нормальної компоненти за рахунок крутильних коливань посудини з
He II, що спостерігався у роботі О.С. Рибалко та С.П. Рубця (ФНТ 31, 820 (2005)), якісно пояснюється з урахуванням доданку до хімічного потенціалу, квадратичного по різниці швидкостей
надплинної та нормальної компонент He II. Але показано, що цей внесок, так само як і внесок,
обумовлений доцентровим прискоренням, який розглядався у статті О.С. Рибалко й С.П. Рубця,
кількісно не узгоджуються з експериментом. An explanation of the new, previously unknown
phenomenon — the origination of electric
field in superfluid helium in the process of the
second sound propagation or during the forced oscillations
of the normal component’s speed, is
proposed. It is shown that the electric potential,
which appears upon excitation of the second
sound and is caused by the polarization of He atoms
under the action of accelerations due to the
large difference of the masses of electrons and nuclei
(inertial effect), is proportional to the full
entropy of He II. The consideration is premised
on the representation of the superfluid component
of He II as a superposition of two oppositely
charged coherent bosonic condensates, nuclear
and electronic, strongly coupled by Coulomb interaction.
These condensates consist, correspondingly,
of the helium atoms’ nuclei with zero spin
and strongly correlated electron pairs in singlet
state, which form completely filled 1s-shell of helium
atoms. It is taken into account that the
effective coherent condensate, representing the
micro-basis of the He II superfluid component,
contains, due to the interatomic interaction, intensive
pair- and higher-order condensates, along
with the «depleted» one-particle Bose–Einstein
condensate. Owing to this fact, the entropy of
superfluid quantum liquid 4
He includes a constant,
temperature-independent contribution. It is
shown that the ratio of the amplitudes of temperature
and electric potential oscillations in the
wave of second sound, which is obtained by A.S.
Rybalko (Fiz. Nizk. Temp. 30, 132 (2004)), allows
the estimation of the value of the He II entropy.
The development of electric activity in the
process of excitation of the forced oscillations in
the normal component’s speed through torsional
oscillations of the vessel with He II, discovered
by A.S. Rybalko and S.P. Rubets (Fiz. Nizk.
Temp. 31, 820 (2005)), is qualitatively explained
with taking into account a contribution to chemical
potential, which is quadratic in relative speed
of the superfluid and normal components of He
II. It is shown, however, that both this contribution
and the contribution due to the centripetal
acceleration, discussed in the paper by A.S. Rybalko
and S.P. Rubets, do not agree quantitatively
with the experiment.