О причине электрической активности сверхтекучего гелия при возбуждении в нем волн второго звука и колебаний скорости нормальной компоненты

Анотація

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 ⁴Не 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.