Low Temperature Physics: 39, 801 (2013); https://doi.org/10.1063/1.4821755
Физика Низких Температур: Том 39, Выпуск 9 (Сентябрь 2013), c. 1031-1040    ( к оглавлению , назад )

Спин-решеточная релаксация в сверхтекучих включениях, образованных в матрице твердого гелия

А.П. Бирченко, Е.О. Вехов, Н.П. Михин, Э.Я. Рудавский

Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины пр. Ленина, 47, г. Харьков, 61103, Украина
E-mail: birchenko@ilt.kharkov.ua

Статья поступила в редакцию 29 марта 2013 г.

Аннотация

Методом импульсного ядерного магнитного резонанса исследованы процессы спин-решеточной релаксации в сверхтекучих включениях, образующихся в процессе роста и быстрого охлаждения кристаллов гелия. Измерения времени спин-решеточной релаксации проведены с использованием двух эхо-сигналов, что позволило получить надежные данные для каждой из сосуществующих фаз двухфазной системы ГПУ матрица–сверхтекучие включения. Исследованы образцы раствора 3Не в 4Не при концентрации 1,0% 3Не с молярным объемом 20,2 см3/моль в интервале температур 1,4–1,9 К. Обнаружено, что время спин-решеточной релаксации в сверхтекучих каплях существенно отличается от соответствующих значений для объемной сверхтекучей жидкости. Показано, что в обоих случаях доминирует механизм стеночной релаксации, которая осуществляется на порядки быстрее, чем объемная релаксация. Однако в случае объемной жидкости скорость стеночной релаксации определяется временем диффундирования атомов к стенкам, в то время как для включений основную роль играет время релаксации спинов непосредственно на стенке. При этом для сверхтекучих капель единственными магнитными примесями на стенках включения являются атомы 3Не, которые обеспечивают гораздо более слабое магнитное взаимодействие, чем сильные магнитные примеси на стенках ячейки. Также наблюдалось резкое спонтанное изменение амплитуды одного из эхо-сигналов, связанное с затвердеванием сверхтекучих капель и образованием метастабильного долгоживущего неупорядоченного (стекольного) состояния.

PACS: 64.70.K– Переход твердое тело–твердое тело;
PACS: 67.80.dj Дефекты, включения и диффузия;
PACS: 67.80.dk Магнитные свойства, фазы, ЯМР;
PACS: 67.60.–g Смешанные системы; жидкие смеси 3He, 4He.

Ключевые слова: сверхтекучие включения, твердый гелий, ЯМР, спин-решеточная релаксация.