Макроскопические вихри на поверхности сверхтекучего He II
Визуализация явлений на поверхности сверхтекучего He II легкими стеклянными трассерами, локализованными в тонком слое под поверхностью жидкости, позволила впервые наблюдать возникновение на поверхности сверхтекучей жидкости в вибрирующей ячейке вихревого течения и двумерных макроскопических вихрей,...
Saved in:
| Published in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Date: | 2018 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2018
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/176262 |
| 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: | Макроскопические вихри на поверхности сверхтекучего He II / А.А. Левченко, Л.П. Межов-Деглин, А.А. Пельменёв // Физика низких температур. — 2018. — Т. 44, № 10. — С. 1284-1301. — Бібліогр.: 40 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-176262 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Левченко, А.А. Межов-Деглин, Л.П. Пельменёв, А.А. 2021-02-04T07:56:01Z 2021-02-04T07:56:01Z 2018 Макроскопические вихри на поверхности сверхтекучего He II / А.А. Левченко, Л.П. Межов-Деглин, А.А. Пельменёв // Физика низких температур. — 2018. — Т. 44, № 10. — С. 1284-1301. — Бібліогр.: 40 назв. — рос. 0132-6414 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/176262 Визуализация явлений на поверхности сверхтекучего He II легкими стеклянными трассерами, локализованными в тонком слое под поверхностью жидкости, позволила впервые наблюдать возникновение на поверхности сверхтекучей жидкости в вибрирующей ячейке вихревого течения и двумерных макроскопических вихрей, которые образуются в результате нелинейного взаимодействия между неколлинеарными фарадеевскими волнами. Стоячие фарадеевские волны возбуждаются на поверхности He II при вертикальных колебаниях ячейки с относительным переменным ускорением выше порога параметрической неустойчивости β > βс ≈ 0,04. Обнаружено, что при интенсивной волновой накачке на частоте 40 Гц и длительной выдержке в течение ~ 270 с зависимость кинетической энергии вихревой системы от волнового вектора Е(k) при k ≥ 4,5 см⁻¹ можно описать степенным законом вида Е(k) ~ k ⁻³ , т.е. в системе макроскопических вихрей, порождаемых волнами на поверхности слоя He II глубиной ~0,4 см в вибрирующей ячейке, со временем может сформироваться не только обратный, но и прямой турбулентный каскад. Візуалізація явищ на поверхні надплинного He II легкими скляними трасерами, які локалізовані у тонкому шарі під поверхнею рідини, дозволила вперше спостерігати виникнення на поверхні надплинності у вібруючій комірці вихрової течії та двовимірних макроскопічних вихорів, які утворюються у результаті нелінійної взаємодії між неколінеарними фарадеївськими хвилями. Стоячі фарадеївські хвилі збуджуються на поверхні He II при вертикальних коливаннях комірки з відносним змінним прискоренням вище порога параметричної нестійкості β > βс ≈ 0,04. Виявлено, що при інтенсивному хвильовому накачуванні на частоті 40 Гц та тривалій витримці протягом ~ 270 с залежність кінетичної енергії вихрової системи від хвильового вектора Е(k) при k ≥ 4,5 см⁻¹ можна описати степеневим законом вигляду Е(k) ~ k⁻³ , тобто в системі макроскопічних вихорів, що породжуються хвилями на поверхні шару He II глибиною ~ 0,4 см у вібруючій комірці, з часом може сформуватися не тільки зворотний, але й прямий турбулентний каскад. The visualization of phenomena on the surface of superfluid He II by light glass tracers localized in a thin layer below the surface of a liquid made it possible to observe for the first time the appearance of a vortex flow and two-dimensional macroscopic vortices on the surface of a superfluid liquid in a vibrating cell that are formed as a result of a nonlinear interaction between noncollinear Faraday waves. Standing Faraday waves are excited on the He II surface with vertical vibrations of the cell with a relative variable acceleration above the threshold of the parametric instability β > βс ≈ 0.04. It was found that, with intense wave pumping at a frequency of 40 Hz and a prolonged exposure for ~ 270 s, the dependence of the kinetic energy of the vortex system on the wave vector E(k) at k ≥ 4.5 cm⁻¹ can be described by a power law of the form Е(k) ~ k ⁻³ , i.e., in a system of macroscopic vortices generated by waves on the surface of a He II layer with a depth of ~ 0.4 cm in a vibrating cell, in time, not only the inverse but also the direct turbulent cascade can form. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 14–22–00259. Авторы благодарны С.В. Филатову, И.А. Ремизову, И.В. Колоколову, В.В. Лебедеву, А.М. Дюгаеву, Е.В. Лебедевой и В.Б. Ефимову за полезные обсуждения и А.В. Лохову за техническую помощь при изготовлении экспериментальной вставки и проведении низкотемпературных измерений. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Актуальні проблеми квантових рідин та кристалів Макроскопические вихри на поверхности сверхтекучего He II Макроскопічні вихори на поверхні надплинного He II Macroscopic vortices on the surface of superfluid He II Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Макроскопические вихри на поверхности сверхтекучего He II |
| spellingShingle |
Макроскопические вихри на поверхности сверхтекучего He II Левченко, А.А. Межов-Деглин, Л.П. Пельменёв, А.А. Актуальні проблеми квантових рідин та кристалів |
| title_short |
Макроскопические вихри на поверхности сверхтекучего He II |
| title_full |
Макроскопические вихри на поверхности сверхтекучего He II |
| title_fullStr |
Макроскопические вихри на поверхности сверхтекучего He II |
| title_full_unstemmed |
Макроскопические вихри на поверхности сверхтекучего He II |
| title_sort |
макроскопические вихри на поверхности сверхтекучего he ii |
| author |
Левченко, А.А. Межов-Деглин, Л.П. Пельменёв, А.А. |
| author_facet |
Левченко, А.А. Межов-Деглин, Л.П. Пельменёв, А.А. |
| topic |
Актуальні проблеми квантових рідин та кристалів |
| topic_facet |
Актуальні проблеми квантових рідин та кристалів |
| publishDate |
2018 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физика низких температур |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Макроскопічні вихори на поверхні надплинного He II Macroscopic vortices on the surface of superfluid He II |
| description |
Визуализация явлений на поверхности сверхтекучего He II легкими стеклянными трассерами, локализованными в тонком слое под поверхностью жидкости, позволила впервые наблюдать возникновение
на поверхности сверхтекучей жидкости в вибрирующей ячейке вихревого течения и двумерных макроскопических вихрей, которые образуются в результате нелинейного взаимодействия между неколлинеарными фарадеевскими волнами. Стоячие фарадеевские волны возбуждаются на поверхности He II
при вертикальных колебаниях ячейки с относительным переменным ускорением выше порога параметрической неустойчивости β > βс ≈ 0,04. Обнаружено, что при интенсивной волновой накачке на частоте
40 Гц и длительной выдержке в течение ~ 270 с зависимость кинетической энергии вихревой системы
от волнового вектора Е(k) при k ≥ 4,5 см⁻¹ можно описать степенным законом вида Е(k) ~ k ⁻³
, т.е. в системе
макроскопических вихрей, порождаемых волнами на поверхности слоя He II глубиной ~0,4 см в вибрирующей ячейке, со временем может сформироваться не только обратный, но и прямой турбулентный
каскад.
Візуалізація явищ на поверхні надплинного He II легкими
скляними трасерами, які локалізовані у тонкому шарі під поверхнею рідини, дозволила вперше спостерігати виникнення
на поверхні надплинності у вібруючій комірці вихрової течії
та двовимірних макроскопічних вихорів, які утворюються у
результаті нелінійної взаємодії між неколінеарними фарадеївськими хвилями. Стоячі фарадеївські хвилі збуджуються на
поверхні He II при вертикальних коливаннях комірки з відносним змінним прискоренням вище порога параметричної
нестійкості β > βс ≈ 0,04. Виявлено, що при інтенсивному
хвильовому накачуванні на частоті 40 Гц та тривалій витримці протягом ~ 270 с залежність кінетичної енергії вихрової
системи від хвильового вектора Е(k) при k ≥ 4,5 см⁻¹ можна
описати степеневим законом вигляду Е(k) ~ k⁻³
, тобто в системі макроскопічних вихорів, що породжуються хвилями на
поверхні шару He II глибиною ~ 0,4 см у вібруючій комірці, з
часом може сформуватися не тільки зворотний, але й прямий
турбулентний каскад.
The visualization of phenomena on the surface of superfluid
He II by light glass tracers localized in a thin layer below the
surface of a liquid made it possible to observe for the first time
the appearance of a vortex flow and two-dimensional macroscopic vortices on the surface of a superfluid liquid in a vibrating
cell that are formed as a result of a nonlinear interaction between
noncollinear Faraday waves. Standing Faraday waves are excited
on the He II surface with vertical vibrations of the cell with a
relative variable acceleration above the threshold of the parametric instability β > βс ≈ 0.04. It was found that, with intense wave
pumping at a frequency of 40 Hz and a prolonged exposure for
~ 270 s, the dependence of the kinetic energy of the vortex system on the wave vector E(k) at k ≥ 4.5 cm⁻¹ can be described
by a power law of the form Е(k) ~ k ⁻³
, i.e., in a system of macroscopic vortices generated by waves on the surface of a He II layer
with a depth of ~ 0.4 cm in a vibrating cell, in time, not only the
inverse but also the direct turbulent cascade can form.
|
| issn |
0132-6414 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/176262 |
| citation_txt |
Макроскопические вихри на поверхности сверхтекучего He II / А.А. Левченко, Л.П. Межов-Деглин, А.А. Пельменёв // Физика низких температур. — 2018. — Т. 44, № 10. — С. 1284-1301. — Бібліогр.: 40 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT levčenkoaa makroskopičeskievihrinapoverhnostisverhtekučegoheii AT mežovdeglinlp makroskopičeskievihrinapoverhnostisverhtekučegoheii AT pelʹmenevaa makroskopičeskievihrinapoverhnostisverhtekučegoheii AT levčenkoaa makroskopíčnívihorinapoverhnínadplinnogoheii AT mežovdeglinlp makroskopíčnívihorinapoverhnínadplinnogoheii AT pelʹmenevaa makroskopíčnívihorinapoverhnínadplinnogoheii AT levčenkoaa macroscopicvorticesonthesurfaceofsuperfluidheii AT mežovdeglinlp macroscopicvorticesonthesurfaceofsuperfluidheii AT pelʹmenevaa macroscopicvorticesonthesurfaceofsuperfluidheii |
| first_indexed |
2025-12-07T13:13:03Z |
| last_indexed |
2025-12-07T13:13:03Z |
| _version_ |
1850855321760694272 |