Кинетические процессы в твердом гелии с участием примесей и вакансий (Обзор)

Анотація

Представлен краткий обзор кинетического поведения примесей и вакансий в твердом гелии, которые согласно предсказанию А.Ф. Андреева и И.М. Лифшица делокализуются и превращаются в своеобразные квазичастицы. Основное внимание уделяется необычным диффузионным процессам в твердых растворах ³Не–⁴Не при их фазовом расслоении. За счет появления в кристалле механических напряженийпри расслоении существенно уменьшается диффузионный поток, и эффективный коэффициент диффузии становится меньше коэффициента когерентной квантовой диффузии. При обратном переходе из расслоившегося раствора в гомогенное состояние наблюдается аномально быстрый массоперенос, который может быть качественно объяснен в рамках модели трехэтапного растворения включений 3Не. Проведено сравнение экспериментальных данных о кинетике фазового расслоения с диффузионным описанием процесса при учете различия диффузионных процессов снаружи и внутри зародыша новой фазы. Получено хорошее согласие теоретического расчета и экспериментальных результатов. С использованием модели гомогенного зародышеобразования оценена концентрация зародышей. Впервые сделаны оценки коэффициента массовой диффузии во всей области концентраций растворов. Поведение делокализованных вакансий исследовано в твердых растворах 4Не в 3Не вблизи температуры расслоения. Обнаруженныеособенности давления в такой системе при многократном циклировании температуры объяснены образованием вакансионных кластеров чистого ⁴Не. Хотя сам кристалл не имеет строгой периодичности из-за случайного распределения атомов ³Не и ⁴Не в узлах решетки, в пределах кластера реализуется периодическая структура, и вакансия становится делокализованной.