Microwave spectroscopy of superfluid He II

Анотація

Резонансні поглинання–підсилення електромагнітної енергії НВЧ діапазону у надплинному He II при температурах нижчих λ-точки, що спостерігаються за допомогою техніки діелектричного дискового резонатора, інтерпретовано теоретично як ефекти у електрично активному діелектричному середовищі, яке вміщує низькоенергетичні збудження, що існують поблизу основного стану міжатомного зв’язку He–He завдяки тонкій структурі спінової підсистеми у конденсованих фазах гелію. НВЧ лінії резонансного поглинання f_res = 180,3 ГГц при T = 1,4 К та f_res = 150,0 ГГц при T = 2,1 К, які експериментально спостерігаються, однозначно корельовані зі стандартним значенням величини ротонної щілини Δ/k_B = 8,64 К (179,36 ГГц). Виміряна температурна залежність резонансного поглинання добре узгоджується з різними літературними даними по Δ(T). Згідно з загальноприйнятими уявленнями резонансне поглинання, яке спостерігається у НВЧ діапазоні, є ефектом, типовим для молекулярних систем з обертальними та коливальними ступінями свободи, однак про це явище вперше повідомлюється для такого простого атомарного середовища як надплинний гелій. Ми пояснюємо це явище як ефект спін-фононної взаємодії у надплинній фазі He II. Наша теоретична оцінка дає верхню границю ~ 250 ГГц щодо НВЧ резонансного відгуку системи при T = 0. Ми інтерпретуємо надплинний діелектрик ⁴He як електрично активне робоче середовище для низькотемпературного MASERа та пояснюємо атомарний механізм НВЧ поглинання–підсилення у конденсованих фазах гелію.