Low Temperature Physics: 43, 67 (2017); https://doi.org/10.1063/1.4975105
Физика Низких Температур: Том 43, Выпуск 1 (Январь 2017), c. 81-92    ( к оглавлению , назад )

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

В.А. Майданов, Э.Я. Рудавский, С.С. Соколов

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

Статья поступила в редакцию 7 июля 2016 г.

Аннотация

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.

PACS: 67.60.–g Смешанные системы 3He, 4He;
PACS: 67.80.–s Квантовые кристаллы.

Ключевые слова: твердый гелий, фазовые расслоения, модель гомогенного зародышеобразования.

Oпубликована онлайн: 25 ноября 2016 г.