О зарождении вихрей в процессе расслоения пересыщенного раствора 3Hе-4Hе

Анотація

Показано, что докритические зародыши расслоения (домены распада), рождающиеся спонтанно в пересыщенном растворе ³Не-⁴Не, могут становиться центрами рождения гидродинамических вихрей при локальной ненулевой или глобальной завихренности жидкости. Ускорение вихревого "твердотельного" вращения несжимаемой жидкости внутри домена обусловлено совместным действием конвективной и кориолисовой сил при наличии сходящегося радиального потока, скорость которого связана уравнением непрерывности с нарастающей по высоте скоростью восходящего вертикального потока. Такие потоки возникают благодаря химическому и динамическому равновесию между доменами распада и окружающим метастабильным раствором ³Не-⁴Не и компенсируют уход легкой компоненты ³Не из объема домена за счет ее всплывания на поверхность жидкости в поле тяжести Земли. В зависимости от условий распада раствора внутри доменов ускорение вихрей может происходить как по экспоненциальному закону, так и по сценарию нелинейной "взрывной" неустойчивости. Возникновение и развитие таких гидродинамических вихрей в распадающихся растворах ³Не-⁴Не приводит к рождению квантовых вихрей в сверхтекучей компоненте и, как следствие, к ускорению процесса гетерогенного распада (расслоения) раствора по сравнению с гомогенным распадом.