Техника - молодёжи 1972-04, страница 40

ГЕЛИИ — ПЕРВАЯ И ПОКА ЕДИНСТВЕННАЯ КВАНТОВАЯ ЖИДКОСТЬ • СВЕРХТЕКУЧИЙ ГЕЛИЯ И СТОИТ, И ДВИЖЕТСЯ ОДНОВРЕМЕННО • ГЕЛИЕВОМУ ПОТОКУ — И СТЕНКА НЕ ПОМЕХА • ЗНАКОМЬТЕСЬ,— НОВАЯ НАУКА: КВАНТОВАЯ ГИДРОДИНАМИКА • МИРОЗО? ПРИЗНАНИЕ ДОСТИЖЕНИЙ ТБИЛИССКОЕ ГРУППЫ ФИЗИКОВ

Э. 1НДРОНИКАШБИЛИ, академик Акадел.ии наук Грузинсной ССР, директор Института физики 1кадемии наук Грузинской ССР

СВЕРХТЕКУЧИМ ГЕЛИИ И МАКРО

есной 1941 года Лев Давидович ** Ландау, тогда еще молодой, тридцатитрехлетний ученый, взволнованно ходил по оридору Института физических проблем и горячо рассказывал всем о своей теории, в которой ему удалссь объяснить причины возникновения сверхтекучести жидкого гелия, — удивительного явление, oi крытого тремя четырь мя годами раньше за-мечателг^ным соиетским естествоиспытателем академиком П. Л. Капицей, Из теории Ландау ci ановилось ясным, почему жидкий гений в некоторых экспериментах Капицы ведет себя как обычная вязкая жидкость, а в других он сверхтекуч, то есть его вязкость равна нулю.

Ландау удалось не только объяснить наблюдения, но и предсказать целый ряд совершенно новых свойств жидкого гелия, о существовании которых никто не мо- даже подумать. Новые свойства вещества — это значит эксперимент! i нового типа, которые никто и никогда не ставил

Об омчом из них, который особенно ему нравился, Ландау рассказывал с увлечекием.

— Попробуйте, — говорил он каждому из нас, экспериментаторов института, — взять стакан, заполненный жидким гелием, и _р ща.ь его сперва при температуре вьше лямбда-точки а потом ниже. Выше Х-точки вы увидите, что мениск вращающегося жидкого гелия похож на мениск любой вязкой жидкости и

' Лямбда-точкой жидкогс гелия называется та температура, при охлаждении до которой это вещество приобретает свойства сверхтекучести. Это происходит при температуре ^ТХ 2,172- К.

по форме не будет зависеть от температуры.

Глубина мениска будет определяться только радиусом стакана и уi новой скоростью.

При абсолютном нуле из-за своей сверхтекучести жидкий гелий вообще не увлечется вращающимся стаканом: его поверхность останется плосчой

В этой кульминационной точке разговора все собеседники Лс.ндеу понимали, что следующая фраза будет содержать нечто необычное Забегая вперед, они спрашивали:

— А что же произойдет три температурах между нулем и л-точкой?

— При этих температурах, — отвечал им Лгндау, — в принципе можно было бы наблюдать парадоксальный эффект: жидкий гелий будет и стоять и двигаться одновременно. В эксперименте это может выразиться, например, в том, что глубина его мениска будет увеличиваться с ростом температуры по тому же закону, как н отьсиение плотности его нормальной компоненты рп к обычной плотности жидкою гелия р.

li кои эффект никто нико.да не наблюдал ни в какей нормальной жидкости. Он в принципе мог существовать только в квантовой жидкости, какой является жидкий гелий.

Итак, Ландау предположил, что по мере понижения температуры все большая масса жидкого гелия остается неподвижной В прегеле, при экстраполяции к абсолютному нулю, весь гелий в этом эксперименте будет находиться в покое.

Если бь* этот опыт удагся, то это бы обозначало, что в жидком гелии при Т <[ Тх могут существовать одновременно два независимых вида движения: нормальный (жидкость участвует в движении сосуда) и сверхтекучий (жидкость остается

На вкладке

ПАРАДОКСАЛ ЬНЬЕЕ ЭФФЕКТЫ

ТЕРМОМЕХАНИЧЬСКИИ ЭФФЕКТ. Если внести в жидкий гелий источник тепла, то сверхтекучая компонеь.а устремился навстречу гму На нагрсват* i< она будет пьевра'цать и в норм^- тьную компоненту. Непрерывное втекание с ..'рхтеку-чей ..омпон''нт" в бульбочку поднимае.-в ней давление, так как от,ок нормальной компонент! I гатруднен вьи; .у трения в узком капилляре.

ГЕЛИЕВЫЙ ФОНГА I - разновидность термомеханического аффек.а. Верхняя часть б; ..Ы. .ки вы.-Я! изается в виде пипетки. К бульбочке подводится тепло. Движущаяся к источнику тепла сверхтекучая компонента, прегр nuanci в нормальную, с силой В1 [рывается вверх, ни > п; дая опить в окружающую ванночку.

"ИЕХАНО-КАЛОРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ об-ратен термомеханическому. При продав-[ивании жидкого гелия и* бульпочки ч р« > узкие щелк или капилляры вытекает только сверхтекучая компонента, то есть жидкость оолег олотная, чем та, которая содержится в иульиочке.

ЭФФЕКТ УБЕГАЮЩЕЙ ПЛЕНКИ. Поверхностная пл !ика сверхтекучего гелия го чиной в 50—100 ат чшнх с.юев. не испр'тыв„я трения о стенки стак^.а, с легкостью переливается через Kpat,. Пустой стакан, пилупогруженный в ванночку с жидки..1 пмшт . заполняется (Ьез-гравитлгчоютое лепетскание пленки)-d ,юлны{> стакан, вынутый из жик ;огтн опорожняется всегда с о; ной и той же скоростью независ ио от разности уровней и высоты свободной части над поверхностью жидкост] з ванночке

ViIH'iAjfbHblE ФОТОГРАФИИ ИЗ ЛА-БОР \7UPHИ АНДР1 1НИКАШВИЛИ отказывают изпенение форчь- мениска жидкого гелия, наполняющ* го вращающийся стакан (диаметр стакана 4 м, угловая сI "рост". J обпротоь в секу.щу), при переходе черг-з '-.очку, а) :"-'Дки,! т.'чнй выше ' -точки, менгсч нормальный, как у любой жидкости, б) ниже X точки появляется сверхтекуч___ компонента, на параболическом мениске возникает коническое _'i. убле-'ие оттяг-тваемое системой гих-рей в) три переходе через Л -точку при болы'и. с с оп< с 'ях вращекия обра уется центральный макроскопический вихрь.

38