Low Temperature Physics: 45, 337 (2019); https://doi.org/10.1063/1.5090092
Физика Низких Температур: Том 45, Выпуск 3 (Март 2019), c. 384-390    ( к оглавлению , назад )

Microwave spectroscopy of superfluid He II

K.A. Chishko and A.S. Rybalko

B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine 47 Nauky Ave., Kharkiv 61103, Ukraine
E-mail: chishko@ilt.kharkov.ua

Received October 24, 2018

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 fres = 180,3 ГГц при T = 1,4 К та fres = 150,0 ГГц при T = 2,1 К, які експериментально спостерігаються, однозначно корельовані зі стандартним значенням величини ротонної щілини Δ/kB = 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.

Ключові слова: надплинний He II, НВЧ поглинання, міжатомна взаємодія He–He, спін-фононна взаємодія.