Анотація до роботи:

Калько Т.В. Поглинання звуку та дисипативны процеси у надплинних розчинах ³Не - ⁴Не. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.09 - Фізика низьких температур. На правах рукопису. Фізико-технічній інститут низьких температур ім. Б. І. Вєркіна НАН України, Харків, 2005.

В області температур 0,1–0,5 К проведені експериментальні дослідження релаксаційних та дисипативних процесів у концентрованих надплинних розчинах ³Не-⁴Не. Вперше отримана концентраційна залежність поглинання першого звуку як у насиченій так і в пересиченій фазі розчину за допомогою методики безперервної зміни концентрації in situ. Показано, що головним дисипативним процесом є в’язкісний механізм поглинання акустичних фононів домішковими збудженнями, а отримані дані знаходяться у кількісній згоді з кінетичною теорією фонон – домішкової системи, заснованої на моделі Фермі – газу домішкових збуджень. Вивчена поведінка надплинних розчинів при наявності стаціонарного теплового потоку шляхом одночасного вимірювання градієнтів температури та концентрації, що дозволило визначити важливий параметер теорії надплинних розчинів – термодифузійне відношення. Показано, що відношення між цими градієнтами визначається лише осмотичним тиском домішкових збуджень. Вперше отримані дані про ефективну теплопровідність концентрованих надплинних розчинів при температурах нижче за 0,5 К і встановлено, що експериментальні дані добре описуються кінетичною теорією фонон – домішкової системи розчинів. Встановлена складна ієрархія часів релаксації і визначена роль кожного з релаксаційного процесу в залежності від температури та концентрації і показано, що трьохфононні процеси дають суттєвий внесок у встановлення рівноваги навіть при такій великій концентрації. Проведений розрахунок кінетичних коефіцієнтів – ефективну теплопровідність, зсувну в’язкість, масову та спінову дифузії показав, що всі дисипативні процеси можуть бути описані з єдиних позицій сучасної кінетичної теорії при урахуванні фононного внеску та внеску газу домішкових збуджень.

В результаті проведених експериментів з концентрованими надплинними розчинами ³Не - ⁴Не були отримані нові експериментальні дані:

1. про концентраційну залежність коефіцієнта поглинання першого звуку розчинів у насиченій і пересиченій областях при сталих температурі та загальному тиску;

2. про градієнти температури й концентрації, що виникають при включенні стаціонарного теплового потоку;

3. про фазову діаграму розшарування при наявності теплового потоку.

4. про коефіцієнт ефективної теплопровідності концентрованих надплинних розчинів в області температур нижче 0,5 К.

У ході аналізу отриманих і відомих експериментальних даних у рамках сучасної кінетичної теорії фонон - домішкової системи надплинних розчинів було встановлено, що:

1. у всій дослідженій області концентрацій (включаючи пересичену) отримані експериментальні дані перебувають у кількісній згоді з кінетичною теорією, заснованою на газовій моделі квазічасток ³Не. Фермі - рідинні ефекти проявляються в невеликому збільшенні ефективної маси домішкових збуджень, дані про яку були систематизовані й використані в розрахунку;

2. отримане в експериментах співвідношення між градієнтами концентрації й температури визначається лише залежністю осмотичного тиску домішків від температури й концентрації, це дало змогу одержати дані про загальне термодифузійне відношення надплинних розчинів;

3. нижче 0,4 K ефективна теплопровідність і інші дисипативні коефіцієнти можуть бути описані в межах кінетичної теорії фонон – домішкової системи надплинних розчинів, при температурах вище зазначеної необхідно враховувати вплив ротонів;

4. до точного обчислення часів фонон – домішкової релаксації треба враховувати трьохфононні процеси шляхом інтегрування по енергіях фононів, де такі процеси дозволені;

5. має місце досить складна ієрархія релаксаційних часів як у фонон – домішковій системі так і у домішковій підсистемі.

Публікації автора:

1. Chagovets V., Kalko T., Rudavskii E., Sheshin G., Usherov-Marshak I. Acoustic properties of the supersaturated superfluid ³He-⁴He solutions// Journal of Molecular liquids, -2001, - vol.93, N1-3,- P. 61-64.

2. Задорожко А. А, Калько Т.В., Чаговец В.К., Ушеров-Маршак И.А., Шешин Г.А., Рудавский Э.Я. Концентрационная зависимость поглощения первого звука в пересыщенных сверхтекучих растворах ³Не-⁴Не при повышенных давлениях // ФНТ, - 2002, - т 28,N2, -C.107-114

3. Sheshin G., Chagovets V., Kalko T., Rudavskii E., Zadorozhko A. Temperature and concentration gradients in superfluid ³He-⁴He mixtures under steady-state conditions// Physica B, - 2003, - 329-333, P.170-171.

4. Sheshin G., Zadorozhko A., Kalko T., Chagovets V., Rudavskii E., Nemchenko K. Effective heat conductivity and Relaxation Processes in Superfluid Mixtures of ³He in ⁴He// J. Low Temp. Phys., - 2004, - v.134, N1/2, -P. 695-700.

5. Чаговец В.К., Ушеров-Маршак И.А., Калько Т.В., Шешин Г.А., Рудавский Э.Я. Скорость первого звука в пересыщенных сверхтекучих растворах ³Не-⁴Не// НТ-31, Cбор. «Тезисы докладов 31 совещания по физике низких температур», - Москва(Россия), - 1998, -сек.Г, - C. 154-155,

6. Chagovets V., Kalko T., Rudavskii E., Sheshin G., Usherov-Marshak I. Acoustic properties of superfluid supersaturated ³He-⁴He solution// Abstracts of Int. Conf. «Special problems in phys. Liquids", - Odessa (Ukraine), - 1999, - P.61-62.

7. Chagovets V., Kalko T., Rudavskii E., Sheshin G. First sound attenuation in supersaturated superfluid ³He-⁴He solutions at elevated pressure// PLMMP-2001, Abstr. Book, Physics of liquid matter: modern problems(PLM MP) Abstracts, - Kyiv(Ukraine), - 2001, -P.171.

8. Chagovets V., Kalko T., Zadorozhko A., Rudavskii E., Sheshin G. Relaxation of temperature and concentration in superfluid ³He-⁴He mixtures at low temperatures// CWS-2002, Abstr. Book, « The 3-rd workshop on low temp. Physics in microgravity environment», - Chernogolovka(Russia), - 2002, -P.47.

9. Chagovets V., Kalko T., Zadorozhko A., Rudavskii E., Sheshin G. Steady gradients of the temperature and concentration in superfluid ³He-⁴He solution// LT-23, Abstracts «The 23-rd intern.conf on low temperature physics», - Hiroshima(Japan), - 2002, -P.406.

10. Задорожко А.А., Чаговец В.К., Рудавский Э.Я., Шешин Г.А. Стационарные градиенты температуры и концентрации в сверхтекучих растворах ³He-⁴He// НТ-33, Сборник «XXXIII совещание по физике низких темпе-ратур», - Екатеринбург(Россия), - 2003, С.80-81.

11. Zadorozhko A., Chagovets V., Kalko T., Nemchenko K., Rudavskii E., Sheshin G. Transport properties in the superfluid ³He-⁴He mixtures // PLMMP-2003, Abstr. Book, Physics of liquid matter: modern problems (PLM MP) Abstracts, - Kyiv(Ukraine), - 2003, -P. 154.