к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Нулевой звук

Нулевой звук - слабозатухагощие колебания, распространяющиеся при низких темп-pax в системе вырожденных фермиоиов (ферми-жидкость, ферми-газ), причём длина свободного пробега квазичастиц много больше длины волны. Н. з. представляет собой проявление колебаний функции распределения квазичастиц. В этом его отличие от обычного звука, при распространении к-рого функция распределения в каждом элементе объёма остаётся равновесной, а колеблются плотность жидкости и скорость движения элемента объёма как целого.
Наиб. яркий пример Н. з. - т. н. продольный Н. з. в жидком 3Не при низких темп-pax Т. На низких частотах (15005-72.jpg что отвечает условию малости длины пробега15005-73.jpg квазичастпцы по сравнению с длиной волны15005-74.jpgгде с - скорость распространения НЧ гидродинамич. звука) в жидком 3Не, как и в любой жидкости, могут распространяться обычные гидродинамич. (звуковые) колебания плотности (15005-75.jpg - характерное время столкновительной релаксации). При15005-76.jpg эти колебания, как всегда, испытывают очень большое затухание; на ещё более высоких частотах, если бы жидкий 3Не являлся обычной классич. жидкостью, распространение в нём коллективных колебаний было бы невозможно. Однако в жидком 3Не при15005-77.jpg опять возникает возможность распространения колебаний плотностп со скоростью s0, существенно превышающей с. Такие ВЧ-колебания имеют негидродинамич. природу и связаны со специфич. характером энергетич. распределения частиц и их взаимодействия в ферми-жпдкости 3Не. В ферми-жпдкости 3Не при низких темп-pax (Т - >0) частицы заполняют все возможные энергетич. состояния внутри определённой (ферми-) сферы в импульсном пространстве (см. Ферми-энергия, Ферми-поверхность), а состояния вне этой сферы свободны. Нарушение равновесного распределения квазичастиц может состоять в колебаниях ферми-поверхности, при к-рых роль возвращающей силы играет специфич. ферми-жидкостное взаимодействие квазичастиц. Колебания ферми-сферы приводят к распространению нуль-звуковых колебаний плотности в 3Не. Поскольку время релаксации15005-78.jpg квазичастиц фермп-жидкости 3Не растёт с понижением температуры Т как15005-79.jpg~ 1/Т12, то при Т -> 0 гидродинамич. область15005-80.jpg практически исчезает и любые колебания, в т. ч. плотности (звук), оказываются высокочастотными15005-81.jpg нуль-звуковыми (отсюда и название: Н. з. - звук, распространяющийся в ферми-жидкости при нулевой температуре). В ДВ-пределе частота колебаний нулевого звука пропорциональна их волновому вектору. Обычно при описании свойств изотропной ферми-жидкости ферми-жидкостную функцию f, характеризующую ферми-жидкостное взаимодействие квазичастиц вблизи ферми-поверхности, разлагают в ряд по полипомам Лежандра (как правило, соответствующие коэф. разложения обозначают Fnили F(s)n), а отклонение функции распределения от равновесия - по присоединённым полиномам Лежандра Рmn . При этом кинетич. ур-ние, определяющее распространение Н. з., распадается на систему независимых ур-ний, каждое из к-рых описывает волны нуль-звукового типа с разл. азимутальными числами т. В пренебрежении столкновениями, т. е. при Т - > 0, эти ур-ния сводятся к следующим трансцендентным ур-ниям, задающим неявно скорости распространения sm волн Н. з. с данным значением азимутального числа т:

15005-82.jpg

15005-83.jpg

где vF - фсрмиевская скорость,15005-84.jpg - направляющий угол, а интегрирование ведётся по всему телесному углу15005-85.jpg
Волны Н.з. могут распространяться не с любыми азимутальными числами т. Слабозатухающему Н. з. соответствуют только те решения sm ур-ний (*), для к-рых sm> vF, в противном случае волна испытывала бы сильное бесстолкновительное затухание и распространяться не могла [это связано с обращением в нуль знаменателей подынтегрального выражения в (1); см. квантовое затухание] .Требование sm > vF накладывает, согласно (*), существенные ограничения на ферми-жидкостные гармоники Fnс п15005-86.jpg т. Как правило, параметры Fn довольно быстро убывают с ростом п, что приводит к невозможности распространения колебаний Н. з. с большими значениями азимутального числа т. Так, в слабонеидеальном разреженном ферми-газе не могут распространяться волны И. з. с15005-87.jpg При15005-88.jpg условием отсутствия сильного бесстолкновительного затухания является неравенство15005-89.jpg где ТF - вырождения температура.
Если ферми-жидкостная функция константа, т. е. только нулевая гармоника F015005-90.jpg0, а все Fn = 0 при п > 0, то в такой ферми-жидкости, согласно (*), может распространяться только Н. з. с азимутальным числом m = 0 (т. е. продольный Н. з.) со скоростью s0, задаваемой ур-нием15005-91.jpg
Причём ур-ние имеет решение только при F0 > 0. Это и есть условие распространения продольного Н. з. в данной системе. Если, кроме F0, отлична от нуля также гармоника F1, то в такой системе может распространяться и Н. з. с азимутальным числом т = 1 (т. н. поперечный Н. з.). Скорость поперечного Н. з. s1 задаётся ур-нием15005-92.jpg имеющим действит. решение sl > vF только при F1 > > 6. Поперечный Н.з. - аналог поперечных звуковых колебаний, к-рые, однако, в обычной жидкости быстро затухают и распространяться не могут.

Коэф. поглощения Н. з.15005-93.jpg при (s/vF - 1)15005-94.jpgТ/ТFопределяется столкновениями квазпчастиц друг с другом. При не слишком высоких частотах15005-95.jpg~ Т2и не зависит от частоты. На частотах15005-96.jpg для затухания Н. з. определяющими становятся столкновения квазичастиц, сопровождающиеся поглощением или излучением кванта Н. з.; при этом у пропорционально15005-97.jpgи не зависит от температуры.
Иногда под Н. з. понимают также и ВЧ-колебания15005-98.jpg произвольных спиновых компонент одноча-стпчного распределения квазичастиц. Так, для ферми-жидкости частиц со спином 1/2 рассматривают нуль-звуковые колебания антисимметризованной по спину функции распределения, т. е. импульсного распределения магн. момента квазичастиц. Такие колебания представляют собой специфич. ферми-жидкостные спиновые волны ,а скорость распространения этих нуль-звуковых спиновых волн в отсутствие магн. поля (спиновой поляризации) по-прежнему задаётся ур-нпями (*), куда, однако, вместо гармоник Fn f-функции, симметризованной по спину, следует подставить гармоники антисимметризованной по спину ферми-жидкостной функции, обозначаемые обычно Zn или Fan .
Экспериментально продольный Н. з. обнаружен в жидком гелии 3Не амер. физиками (1966).
По-видимому, в жидком 3Hе при повышенных давлениях может распространяться и поперечный Н. з. В электронной ферми-жидкости, напр. в металлах, распространение Н. з. обычно не наблюдается вследствие требования электронейтральности. Однако в нек-рых металлах в магн. поле наблюдались спиновые волны нуль-звукового типа.

Литература по нулевому звуку

  1. Абель В. Р., Андерсон А. К., Уитли Дж. К., Распространение нулевого звука в жидком Не3 при низких температурах, пер. с англ., "УФН", 1967, т. 91, с. 311;
  2. Халатников И. М., Теория сверхтекучести, М., 1971;
  3. Рlatzman P. M., Wо1ffP. A., Waves arid interactions in solid state plasmas, "Solid State Phys.", [Suppl.] 13, 1973, ch. 10;

А. Э. Мейерович

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 13.06.2019 - 05:11: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМА ГЛОБАЛЬНОЙ ГИБЕЛИ ПЧЁЛ И ДРУГИХ ОПЫЛИТЕЛЕЙ РАСТЕНИЙ - Карим_Хайдаров.
12.06.2019 - 09:05: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:05: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Эксперименты Сёрла и его последователей с магнитами - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:03: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Маклакова - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:18: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Светланы Вислобоковой - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 06:28: АСТРОФИЗИКА - Astrophysics -> К 110 летию Тунгуской катастрофы - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 21:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:27: СОВЕСТЬ - Conscience -> Высший разум - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:24: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:14: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 08:40: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution