Электрическая активность вихрей в сверхтекучем ⁴He
Вихревое движение атомов в квантовой жидкости сопровождается их слабой поляризацией под действием центробежных сил. Теоретические оценки эффекта дают значение напряженности электрического поля вблизи оси вихря порядка 300 В·см⁻¹ и линейной плотности связанного заряда в ядре порядка (3е) см⁻¹ (е — за...
Збережено в:
| Дата: | 2005 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2005
|
| Назва видання: | Физика низких температур |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/121720 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Электрическая активность вихрей в сверхтекучем ⁴He / В.Д. Нацик // Физика низких температур. — 2005. — Т. 31, № 10. — С. 1201-1203. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-121720 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1217202017-06-16T03:03:45Z Электрическая активность вихрей в сверхтекучем ⁴He Нацик, В.Д. Письма pедактоpу Вихревое движение атомов в квантовой жидкости сопровождается их слабой поляризацией под действием центробежных сил. Теоретические оценки эффекта дают значение напряженности электрического поля вблизи оси вихря порядка 300 В·см⁻¹ и линейной плотности связанного заряда в ядре порядка (3е) см⁻¹ (е — заряд электрона). Вихровий рух атомів у квантовій рідині супроводжується їх слабкою поляризацією під дією відцентрових сил. Теоретичні оцінки ефекту дають значення напруженості електричного поля поблизу осі вихора порядку 300 В·см⁻¹ і лінійної густини зв’язаного заряду в ядрі порядка (3е) см⁻¹ (е — заряд електрона). The vortical movement of atoms in a quantum liquid is accompanied by their weak polarization under action of centrifugal forces. The theoretical estimations of the effect give value of the strength of electrical field near the vortex axis about 300 V·сm⁻¹ and the linear density of the bounded charge in a core about (3е) сm⁻¹ (е is the electron’s charge). 2005 Article Электрическая активность вихрей в сверхтекучем ⁴He / В.Д. Нацик // Физика низких температур. — 2005. — Т. 31, № 10. — С. 1201-1203. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 67.90.+z http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/121720 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Письма pедактоpу Письма pедактоpу |
| spellingShingle |
Письма pедактоpу Письма pедактоpу Нацик, В.Д. Электрическая активность вихрей в сверхтекучем ⁴He Физика низких температур |
| description |
Вихревое движение атомов в квантовой жидкости сопровождается их слабой поляризацией под действием центробежных сил. Теоретические оценки эффекта дают значение напряженности электрического поля вблизи оси вихря порядка 300 В·см⁻¹ и линейной плотности связанного заряда в ядре порядка (3е) см⁻¹ (е — заряд электрона). |
| format |
Article |
| author |
Нацик, В.Д. |
| author_facet |
Нацик, В.Д. |
| author_sort |
Нацик, В.Д. |
| title |
Электрическая активность вихрей в сверхтекучем ⁴He |
| title_short |
Электрическая активность вихрей в сверхтекучем ⁴He |
| title_full |
Электрическая активность вихрей в сверхтекучем ⁴He |
| title_fullStr |
Электрическая активность вихрей в сверхтекучем ⁴He |
| title_full_unstemmed |
Электрическая активность вихрей в сверхтекучем ⁴He |
| title_sort |
электрическая активность вихрей в сверхтекучем ⁴he |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| publishDate |
2005 |
| topic_facet |
Письма pедактоpу |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/121720 |
| citation_txt |
Электрическая активность вихрей в сверхтекучем ⁴He / В.Д. Нацик // Физика низких температур. — 2005. — Т. 31, № 10. — С. 1201-1203. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Физика низких температур |
| work_keys_str_mv |
AT nacikvd élektričeskaâaktivnostʹvihrejvsverhtekučem4he |
| first_indexed |
2025-07-08T20:24:51Z |
| last_indexed |
2025-07-08T20:24:51Z |
| _version_ |
1837111752802697216 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 10, ñ. 1201–1203
Ïèñüìà ðåäàêòîðó
Ýëåêòðè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü âèõðåé â ñâåðõòåêó÷åì 4He
Â.Ä. Íàöèê
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á.È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû,
ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà
E-mail: Natsik@ilt.kharkov.ua
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 15 èþëÿ 2005 ã.
Âèõðåâîå äâèæåíèå àòîìîâ â êâàíòîâîé æèäêîñòè ñîïðîâîæäàåòñÿ èõ ñëàáîé ïîëÿðèçàöèåé
ïîä äåéñòâèåì öåíòðîáåæíûõ ñèë. Òåîðåòè÷åñêèå îöåíêè ýôôåêòà äàþò çíà÷åíèå íàïðÿæåííî-
ñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ âáëèçè îñè âèõðÿ ïîðÿäêà 300 ·ñì–1 è ëèíåéíîé ïëîòíîñòè ñâÿçàííî-
ãî çàðÿäà â ÿäðå ïîðÿäêà (3å) ñì–1 (å — çàðÿä ýëåêòðîíà).
Âèõðîâèé ðóõ àòîì³â ó êâàíòîâ³é ð³äèí³ ñóïðîâîäæóºòüñÿ ¿õ ñëàáêîþ ïîëÿðèçàö³ºþ ï³ä 䳺þ
â³äöåíòðîâèõ ñèë. Òåîðåòè÷í³ îö³íêè åôåêòó äàþòü çíà÷åííÿ íàïðóæåíîñò³ åëåêòðè÷íîãî ïîëÿ
ïîáëèçó îñ³ âèõîðà ïîðÿäêó 300 ·ñì–1 ³ ë³í³éíî¿ ãóñòèíè çâ’ÿçàíîãî çàðÿäó â ÿäð³ ïîðÿäêà
(3å) ñì–1 (å — çàðÿä åëåêòðîíà).
PACS: 67.90.+z
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ãåëèé, ñâåðõòåêó÷åñòü, êâàíòîâûå âèõðè, ýëåêòðè÷åñêàÿ ïîëÿðèçàöèÿ.
1. Â íåäàâíî âûïîëíåííûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
èññëåäîâàíèÿõ [1,2] íàáëþäàëàñü ñëàáàÿ, íî íàäåæ-
íî ðåãèñòðèðóåìàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü æèä-
êîãî 4Íå â ñâåðõòåêó÷åì ñîñòîÿíèè (ôàçà Íå II).
Óñòàíîâëåíî, ÷òî âîçáóæäåíèå â Íå II ìàêðîñêîïè-
÷åñêèõ ïîòîêîâ (òå÷åíèé) äâóìÿ ðàçëè÷íûìè ñïîñî-
áàìè ñîïðîâîæäàåòñÿ ïîÿâëåíèåì ýëåêòðè÷åñêîé
èíäóêöèè â îáúåìå ÿ÷åéêè, çàïîëíåííîé ãåëèåì. Â
ýêñïåðèìåíòàõ â Íå II âîçáóæäàëîñü îòíîñèòåëüíîå
äâèæåíèå ñâåðõòåêó÷åé è íîðìàëüíîé êîìïîíåíò: â
[1] ïðîòèâîòîêè êîìïîíåíò ñîçäàâàëèñü êîëåáàíèÿ-
ìè òåìïåðàòóðû íà ñòåíêå ÿ÷åéêè (âîçáóæäàëàñü
ñòîÿ÷àÿ âîëíà âòîðîãî çâóêà); â [2] òàêèå ïðîòèâî-
òîêè âîçíèêàëè â ïëåíêå ãåëèÿ íà ïîâåðõíîñòè öè-
ëèíäðè÷åñêîãî ñîñóäà ïðè åãî âûíóæäåííûõ âðàùà-
òåëüíûõ êîëåáàíèÿõ. Â îáîèõ ýêñïåðèìåíòàõ íà
ÿ÷åéêå ðåãèñòðèðîâàëèñü êîëåáàíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî
ïîòåíöèàëà ïîðÿäêà 10–7 Â, ÷òî â ïåðåñ÷åòå íà îáú-
åìíóþ ïëîòíîñòü ýôôåêòèâíîãî çàðÿäà ñîîòâåòñòâî-
âàëî âåëè÷èíå ïîðÿäêà 104e/ñì3 (å — àáñîëþòíàÿ
âåëè÷èíà çàðÿäà ýëåêòðîíà).
 íàñòîÿùåå âðåìÿ èçâåñòíû äâå ïîïûòêè òåîðå-
òè÷åñêîãî îïèñàíèÿ ðåçóëüòàòîâ ýòèõ ýêñïåðèìåíòîâ
[3,4]. Â ðàáîòå [3] ïðåäëîæåíî îïèñûâàòü ýëåêòðè-
÷åñêóþ àêòèâíîñòü Íå ²² íà îñíîâå ôåíîìåíîëîãè÷å-
ñêîãî ïðåäïîëîæåíèÿ î ñïåöèôè÷åñêîì óïîðÿäî÷å-
íèè èçîòðîïíîãî êâàäðóïîëüíîãî ìîìåíòà àòîìîâ â
ñâåðõòåêó÷åì ñîñòîÿíèè, êîòîðîå íå ïðîÿâëÿåò ýëåê-
òðè÷åñêîé àêòèâíîñòè â ðàâíîâåñíîé æèäêîñòè, íî
ïîëÿðèçóåòñÿ íåîäíîðîäíûì ðàñïðåäåëåíèåì ñâåðõ-
òåêó÷åãî ïîòîêà. Ïðè ýòîì ìèêðîñêîïè÷åñêàÿ ìî-
äåëü òàêîãî óïîðÿäî÷åíèÿ íå ïðåäëàãàëàñü, è ýòîò
ïîäõîä îñòàâëÿë îòêðûòûì âîïðîñ î ôèçè÷åñêîé
ïðèðîäå íàáëþäàåìûõ ýôôåêòîâ. Â ðàáîòå [4] îáðà-
ùåíî âíèìàíèå íà ïðèíöèïèàëüíóþ âîçìîæíîñòü
ñïîíòàííîé ïîëÿðèçàöèè ëþáîé äèýëåêòðè÷åñêîé
ñðåäû ïðè íåðàâíîìåðíîì äâèæåíèè åå ýëåìåíòîâ: â
ýòèõ óñëîâèÿõ ïîëÿðèçàöèÿ âîçíèêàåò â îòäåëüíûõ
àòîìàõ çà ñ÷åò ðàçëè÷èÿ ñèë èíåðöèè, äåéñòâóþùèõ
íà ÿäðî è ýëåêòðîííóþ îáîëî÷êó, ìàññû êîòîðûõ
îòëè÷àþòñÿ íà íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ.  îáñóæäàåìûõ
ýêñïåðèìåíòàõ ìàêðîñêîïè÷åñêèå ïîòîêè â Íå II
äåéñòâèòåëüíî âîçáóæäàëèñü äèíàìè÷åñêèìè çíàêî-
ïåðåìåííûìè âîçäåéñòâèÿìè è âîçíèêàþùàÿ ïðè
ýòîì èíäóêöèÿ ìîãëà áûòü ñëåäñòâèåì èíåðöèîííîé
ïîëÿðèçàöèè àòîìîâ ãåëèÿ. Íî èñïîëüçîâàíèå ïðè
îöåíêàõ âåëè÷èíû ýôôåêòà õàðàêòåðíûõ äëÿ ýêñïå-
ðèìåíòîâ çíà÷åíèé óñêîðåíèÿ ìàêðîñêîïè÷åñêèõ
ýëåìåíòîâ æèäêîñòè äàåò ðåçóëüòàò, êîòîðûé íà
íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ ìåíüøå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
äàííûõ.
© Â.Ä. Íàöèê, 2005
2. Â íàñòîÿùåé çàìåòêå îáñóäèì åùå îäíó âîç-
ìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ýôôåêòà èíåðöèîííîé
ïîëÿðèçàöèè àòîìîâ äëÿ îïèñàíèÿ ýëåêòðè÷åñêîé
àêòèâíîñòè Íå II, ñâÿçàííóþ ñ ó÷åòîì åãî ñïåöèôè-
÷åñêèõ ñâîéñòâ êàê êâàíòîâîé ñâåðõòåêó÷åé æèäêî-
ñòè. Â òàêîé æèäêîñòè ñóùåñòâóåò òîëüêî åé ïðèñó-
ùåå ñòàöèîíàðíîå âèõðåâîå äâèæåíèå — êâàíòîâûå
âèõðè [5,6]. Âàæíîé äëÿ íàñ ñïåöèôèêîé âèõðåâîãî
äâèæåíèÿ ÿâëÿåòñÿ òî îáñòîÿòåëüñòâî, ÷òî äàæå ïðè
ñòàöèîíàðíîì õàðàêòåðå òàêîãî äâèæåíèÿ (ïîñòîÿí-
íîé óãëîâîé ñêîðîñòè) íà àòîìû â ïîòîêå æèäêîñòè
äåéñòâóþò èíåðöèîííûå öåíòðîáåæíûå ñèëû è ïî-
ÿâëÿåòñÿ îáóñëîâëåííàÿ èìè ïîëÿðèçàöèÿ àòîìîâ.
Âèõðåâîå äâèæåíèå â ñâåðõòåêó÷åé æèäêîñòè ÿâëÿ-
åòñÿ áåçäèññèïàòèâíûì, êâàíòîâûé âèõðü ïðåäñòàâ-
ëÿåò ñîáîé óñòîé÷èâîå íåëèíåéíîå âîçáóæäåíèå ñ
ñîõðàíÿþùèìñÿ ðàñïðåäåëåíèåì ñêîðîñòåé òå÷åíèÿ
è öåíòðîáåæíûõ óñêîðåíèé ïî îòíîøåíèþ ê îñè
âèõðÿ. Ñëåäîâàòåëüíî, âîêðóã îñè îòäåëüíîãî êâàí-
òîâîãî âèõðÿ äîëæíà ñóùåñòâîâàòü ñïîíòàííàÿ íå-
îäíîðîäíàÿ ïîëÿðèçàöèÿ è ñîîòâåòñòâóþùèé åé ïî-
ëÿðèçàöèîííûé (ñâÿçàííûé) çàðÿä, ðàñïðåäåëåíèå
êîòîðûõ ïî îòíîøåíèþ ê îñè âèõðÿ òàêæå íå çàâè-
ñèò îò âðåìåíè*. Ñëåäóåò îòìåòèòü åùå òðè âàæíûõ
îáñòîÿòåëüñòâà: âî-ïåðâûõ, â êâàíòîâîì âèõðå àòî-
ìû, ó÷àñòâóþùèå â êîëëåêòèâíîì äâèæåíèè, âáëè-
çè îñè âèõðÿ èìåþò âåñüìà áîëüøóþ ëèíåéíóþ ñêî-
ðîñòü (ïîðÿäêà ñêîðîñòè çâóêà â æèäêîñòè),
ïîýòîìó ñîîòâåòñòâóþùèå öåíòðîáåæíûå ñèëû è
îáóñëîâëåííûå èìè äèïîëüíûå ìîìåíòû àòîìîâ
äîëæíû èìåòü çíà÷èòåëüíóþ âåëè÷èíó; âî-âòîðûõ,
íàïðàâëåíèå öåíòðîáåæíûõ ñèë íå çàâèñèò îò çíàêà
âèõðÿ (íàïðàâëåíèÿ âðàùåíèÿ), ïîýòîìó âñå âèõðè
äîëæíû èìåòü ýôôåêòèâíûå çàðÿäû îäíîãî çíàêà è
èõ ýëåêòðè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü âîçðàñòàåò ïðîïîðöèî-
íàëüíî óâåëè÷åíèþ êîëè÷åñòâà âèõðåé; è, íàêîíåö,
â ìàêðîñêîïè÷åñêîì îáúåìå ñâåðõòåêó÷åé æèäêîñòè
âîçìîæíî âîçáóæäåíèå ìàêðîñêîïè÷åñêè áîëüøîãî
êîëè÷åñòâà êâàíòîâûõ âèõðåé, ïîýòîìó èõ ñóììàð-
íàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü òàêæå ìîæåò áûòü
ìàêðîñêîïè÷åñêè çíà÷èìîé.
3. Îïèñàíèå ñïîíòàííîé ýëåêòðè÷åñêîé ïîëÿðè-
çàöèè êâàíòîâîãî âèõðÿ ëåãêî ïîñòðîèòü, èñïîëüçóÿ
õîðîøî èçâåñòíûå ðåçóëüòàòû ãèäðîäèíàìèêè
ñâåðõòåêó÷åé æèäêîñòè [5,6]. Äâóìåðíîå ïîëå ñêî-
ðîñòåéVs ( )r âîêðóã îñè ïðÿìîëèíåéíîãî âèõðÿ îïè-
ñûâàåòñÿ ôîðìóëîé:
V
mrs ( ) ,r �
�
(1)
ãäå m — ìàññà àòîìà æèäêîñòè, r — ðàäèóñ-âåêòîð,
îòñ÷èòûâàåìûé îò îñè âèõðÿ. Íà ÿäðî àòîìà, êîòî-
ðûé ó÷àñòâóåò â êîëëåêòèâíîì âèõðåâîì äâèæåíèè
è ìàññó êîòîðîãî ìîæíî ñ÷èòàòü òàêæå ðàâíîé m,
äåéñòâóåò öåíòðîáåæíàÿ ñèëà
F(r) =
�
2
4m r
�
�
�
�
�
�
�
�
r
. (2)
Åñëè ââåñòè êîýôôèöèåíò óïðóãîé ïîäàòëèâîñòè �
äëÿ ñâÿçè «ÿäðî-ýëåêòðîííàÿ îáîëî÷êà» è ïðåíåá-
ðåãàòü èíåðöèåé ýëåêòðîíîâ, òî äëÿ ñìåùåíèÿ � F
ÿäðà ïî îòíîøåíèþ ê öåíòðó àòîìà ïîä äåéñòâèåì
ñèëû (2) ïîëó÷èì âûðàæåíèå
δ F m r
� �
�
�
�
�
�
�
�
�
F r
r
( )
�
2
4
. (3)
Êîýôôèöèåíò � îäíîçíà÷íî ñâÿçàí ñ êîýôôèöèåí-
òîì ýëåêòðè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèè àòîìà � [4]: ñ îä-
íîé ñòîðîíû, â îäíîðîäíîì ýëåêòðè÷åñêîì ïîëå E
íà ñôåðè÷åñêè ñèììåòðè÷íîì àòîìå âîçíèêàåò äè-
ïîëüíûé ìîìåíò d = �E; ñ äðóãîé ñòîðîíû, ìîäóëü
ýòîãî ìîìåíòà ìîæíî îïðåäåëèòü êàê d = Ze�E, à
�E = �(2ZåE), ãäå Z — ÷èñëî ýëåêòðîíîâ â îáîëî÷-
êå; òàêèì îáðàçîì ïîëó÷èì ñîîòíîøåíèå
�
2 2( )Ze
. (4)
Äëÿ äèïîëüíîãî ìîìåíòà àòîìà d � �Ze Fδ , îáó-
ñëîâëåííîãî äåéñòâèåì öåíòðîáåæíîé ñèëû, ñîãëàñ-
íî (3) è (4) ïîëó÷èì âûðàæåíèå
d
r
� �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
2
42Zem r
, (5)
âåêòîð äèïîëüíîãî ìîìåíòà ïî îïðåäåëåíèþ íà-
ïðàâëåí îò ïîëîæèòåëüíûõ ê îòðèöàòåëüíûì çàðÿ-
äàì: âáëèçè îñè âèõðÿ èìååòñÿ èçáûòîê îòðèöàòåëü-
íîãî ýëåêòðîííîãî çàðÿäà, à ïîëîæèòåëüíûå çàðÿäû
íåñêîëüêî ñìåùåíû öåíòðîáåæíûìè ñèëàìè íà ïå-
ðèôåðèþ.
Åñëè n(r) – ðàñïðåäåëåíèå ïëîòíîñòè àòîìîâ â
âèõðå, òî äèïîëüíûì ìîìåíòàì (5) ñîîòâåòñòâóþò
ïîëÿ ïîëÿðèçàöèè P(r) = n(r)d(r) è îáúåìíîé ïëîò-
íîñòè ñâÿçàííîãî çàðÿäà �V
* (r) = – div P(r):
P r
r
( )
( )
;� �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
2
42
Zem
n r
r
(6)
1202 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 10
Â.Ä. Íàöèê
* Êâàíòîâûå âèõðè â ñâåðõòåêó÷åì 3Íå òàêæå íåñóò íà ñåáå ñïîíòàííóþ ýëåêòðè÷åñêóþ ïîëÿðèçàöèþ [7], íî åå
ôèçè÷åñêàÿ ïðèðîäà è õàðàêòåð ðàñïðåäåëåíèÿ ïî îòíîøåíèþ ê îñè âèõðÿ ñîâåðøåííî èíûå.
�
V r
n r
Zemr
r d
dr
n r* ( )
( )
ln ( )� � �
��
�
��
�
2
4
1
2
. (7)
Îòìåòèì, ÷òî îïèñàíèå ñïîíòàííîé èíåðöèîííîé
ïîëÿðèçàöèè âèõðÿ ïîëó÷åíî â ãèäðîäèíàìè÷åñêîì
ïðèáëèæåíèè íà îñíîâå ôîðìóëû (1), ïîýòîìó âû-
ðàæåíèÿ (5)–(7) èìåþò åñòåñòâåííûå äëÿ ýòîãî ïðè-
áëèæåíèÿ ñèíãóëÿðíîñòè íà îñè âèõðÿ (r � 0) è ñî-
õðàíÿþò ôèçè÷åñêóþ êîððåêòíîñòü òîëüêî â
îáëàñòè r > r0 � a, ãäå à – ìåæàòîìíîå ðàññòîÿíèå â
îäíîðîäíîé ðàâíîâåñíîé æèäêîñòè. Îöåíêîé ýô-
ôåêòà íà ìèêðîðàññòîÿíèÿõ ìîæåò ñëóæèòü ýêâèâà-
ëåíòíîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå E* = �
–1d, íåîáõîäèìîå
äëÿ ñîçäàíèÿ èíåðöèîííîãî äèïîëüíîãî ìîìåíòà:
max | |*E
Zemr
�
�
2
0
32
. (8)
Ýëåêòðè÷åñêóþ àêòèâíîñòü ÿäðà âèõðÿ ìîæíî
òàêæå õàðàêòåðèçîâàòü ëèíåéíîé ïëîòíîñòüþ ñâÿ-
çàííîãî çàðÿäà �L
* , êîòîðàÿ âû÷èñëÿåòñÿ èíòåãðèðî-
âàíèåì (7) ïî ïëîñêîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé îñè
âèõðÿ. Îöåíêó ýòîé âåëè÷èíû ìîæíî ïîëó÷èòü,
ïðåíåáðåãàÿ ñëàáîé íåîäíîðîäíîñòüþ ïëîòíîñòè
æèäêîñòè âáëèçè îñè âèõðÿ (n = const)* è èñêëþ÷àÿ
èç îáëàñòè èíòåãðèðîâàíèÿ òðóáêó ðàäèóñîì r0. Â
ðåçóëüòàòå ïîëó÷èì
�
�
L
n
Zemr
* .� �
�
2
0
2
(9)
Ëåãêî ïîêàçàòü, ÷òî âèõðü â ôîðìå êîëüöà ñ ìàêðî-
ñêîïè÷åñêèì ðàäèóñîì R ñîçäàåò ïîëÿðèçàöèþ, êîòî-
ðàÿ ñîîòâåòñòâóåò ñâÿçàííîìó çàðÿäó Q R L
* * .� 2� �
Ïðè âðàùåíèè He II ñ êðóãîâîé ÷àñòîòîé � â öè-
ëèíäðè÷åñêîì ñîñóäå ðàäèóñîì R â ãåëèè âîçíèêàåò
ðàâíîâåñíîå ÷èñëî âèõðåé N è îáóñëîâëåííàÿ èìè
ëèíåéíàÿ ïëîòíîñòü (íà åäèíèöó äëèíû ñîñóäà) ñâÿ-
çàííîãî çàðÿäà Q NL L
* * :� �
N
m R
�
� 2
�
, Q
n R
Zer
L
* � �
�
� � 2
0
2
. (10)
Çíà÷åíèÿì ïàðàìåòðîâ ãåëèÿ Z = 2, m = 7·10–24 ã,
� = 2·10–25 ñì3, n = 2·1022 ñì–3, r0 � n–1/3 =
= 3,7·10–8 ñì ñîîòâåñòâóåò ëèíåéíàÿ ïëîòíîñòü
ñâÿçàííîãî çàðÿäà íà åäèíè÷íîì âèõðå �L
* �
� –(3e) ñì–1. Âðàùåíèå ãåëèÿ â ñîñóäå ñ ðàçìåðàìè
R2L = 1 ñì3 è ÷àñòîòîé � = 1 ðàä/ñ ñîçäàåò â íåì
ñâÿçàííûé çàðÿä Q* � 2·104e. Äëÿ ìàêñèìàëüíîé
íàïðÿæåííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ âáëèçè ëèíèè
âèõðÿ ñîãëàñíî (8) ïîëó÷àåì îöåíêó: max | |*E �
� 300 ·ñì–1.
4.  çàêëþ÷åíèå ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî èíòåðïðå-
òàöèÿ è êîëè÷åñòâåííàÿ îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ êîí-
êðåòíûõ ýêñïåðèìåíòîâ â òåðìèíàõ ñïîíòàííîé ïî-
ëÿðèçàöèè êâàíòîâûõ âèõðåé òðåáóåò, ðàçóìååòñÿ,
ôîðìóëèðîâêè è àíàëèçà ìîäåëè äèíàìè÷åñêîãî ïî-
âåäåíèÿ ñèñòåìû âèõðåé, àäåêâàòíîé óñëîâèÿì ýêñ-
ïåðèìåíòà. Òàêàÿ ìîäåëü äîëæíà ó÷èòûâàòü ïðîöåñ-
ñû çàðîæäåíèÿ è èñ÷åçíîâåíèÿ âèõðåé, èõ ôîðìó,
èíäèâèäóàëüíûå è êîëëåêòèâíûå êîëåáàíèÿ ñ ó÷å-
òîì èíåðöèîííîé ïîëÿðèçàöèè, óâëå÷åíèå âèõðåé
ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì, òåìïåðàòóðíûìè ãðàäèåíòà-
ìè, ñòåíêàìè ñîñóäà è ò.ï. Ãðóáûå îöåíêè ïîêàçûâà-
þò, ÷òî íàáëþäàåìóþ â ýêñïåðèìåíòàõ ýëåêòðè÷å-
ñêóþ àêòèâíîñòü Íå II ìîæåò îáåñïå÷èòü âûõîä íà
1 ñì2 ìåòàëëè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè 1010–1011 êîíöîâ
âèõðåâûõ ëèíèé.
Àâòîð èñêðåííå ïðèçíàòåëåí À.Ì. Êîñåâè÷ó,
À.Ñ. Ðûáàëêî, Ñ.È. Øåâ÷åíêî, È.Â. Êðèâå è Þ.Ç.
Êîâäðå çà èíòåðåñ ê ðàáîòå è ìíîãî÷èñëåííûå ñòè-
ìóëèðóþùèå äèñêóññèè.
1. À.Ñ. Ðûáàëêî, ÔÍÒ 30, 1321 (2004).
2. À.Ñ. Ðûáàëêî, Ñ.Ï. Ðóáåö, ÔÍÒ 31, 820 (2005).
3. À.Ì. Êîñåâè÷, ÔÍÒ 31, 50 (2005).
4. L.A. Melnikovsky, http://www.arxiv:cond-mat/0505102
(v.1, May (2005)).
5. Å.Ì. Ëèôøèö, Ë.Ï. Ïèòàåâñêèé. Ñòàòèñòè÷åñêàÿ
ôèçèêà, Íàóêà, Ìîñêâà (1978).
6. Ð. Ôåéíìàí. Ñòàòèñòè÷åñêàÿ ìåõàíèêà, Ìèð, Ìî-
ñêâà (1978).
7. Ã.Å. Âîëîâèê, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 39, 169 (1984).
Electrical activity of vortices in superfluid 4He
V.D. Natsik
The vortical movement of atoms in a quan-
tum liquid is accompanied by their weak pola-
rization under action of centrifugal forces. The
theoretical estimations of the effect give value of
the strength of electrical field near the vortex
axis about 300 V·ñm–1 and the linear density of
the bounded charge in a core about (3å) ñm–1 (å
is the electron’s charge).
Ýëåêòðè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü âèõðåé â ñâåðõòåêó÷åì 4He
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2005, ò. 31, ¹ 10 1203
* Áîëåå òî÷íîå îïèñàíèå ìîæíî ïîëó÷èòü äëÿ êâàíòîâîãî âèõðÿ â ïî÷òè èäåàëüíîì áîçå-ãàçå [5].
|