26 Мая 2015

Теория сверхтекучего гелия Льва Ландау

Теория сверхтекучего гелия была построена Ландау (1941) на основе аналогии. Ландау ввел в теорию сверхтекучего жидкого гелия понятие энергетического спектра элементарных возбуждений по аналогии с понятием энергетического спектра элементарных возбуждений из области квантовой механики. Этот спектр характеризует зависимость энергии квазичастицы (например, фотона) от ее импульса. До Ландау данный энергетический спектр вычислялся для микроскопических (квантовых) систем. Ландау впервые, руководствуясь аналогией, перенес способ определения энергетического спектра возбуждений на макроскопические тела (сверхтекучий гелий).

Теория сверхтекучего гелияБ.Горобец в книге «Круг Ландау» (2006) пишет о теории сверхтекучести гелия Ландау: «Это был первый случай в физике, когда макроскопическое явление (невооруженным глазом) описывалось квантовыми методами, применявшимися до той поры только к микрообъектам. Подобные системы стали называть квантовыми жидкостями» (Горобец, 2006, с.188).

Идея Ландау о существовании в жидком гелии квантов вращения сверхтекучей компоненты - ротонов, возникла по аналогии с идеей Тамма о наличии квантов обычного звука фононов. Понятие квантов вращения жидкого гелия было подсказано Ландау И.Е.Таммом и А.Б.Мигдалом. В книге «Воспоминания о Л.Д.Ландау» (1988) Дж.Р.Пеллам, говоря о наличии в энергетическом спектре сверхтекучего гелия квазичастиц (квантов вращения гелия) ротонов, пишет: «Такой спектр допускал существование квазичастиц в равновесии на этом уровне, и их по предложению И.Тамма Ландау назвал ротонами. Энергетическая щель, присущая ротонам, допускает существование сверхтекучести» (Пеллам, 1988, с.197).

Имеются свидетельства того, что при построении теории сверхтекучести Ландау в рамках аналогии воспользовался оригинальными исследованиями А.Б.Мигдала по данному вопросу. В книге «Воспоминания об академике А.Б.Мигдале» (2003) А.М.Поляков пишет: «Много лет назад я перечитывал великую работу Ландау по теории сверхтекучести. И присвистнул, прочитав небольшую сноску. Ландау начинает с гипотезы, что главные элементарные возбуждения в квантовом гелии являются фононами и вычисляет их теплоемкость. Гипотеза эта фундаментальна и глубоко нетривиальна, ее прямое следствие – сверхтекучесть. В сноске написано, что это вычисление было сделано А.Б.Мигдалом за год до этого. Конечно, дальше Ландау развивает теорию с гениальной силой, но начало положено Аркадием Бенедиктовичем» («Воспоминания об академике А.Б.Мигдале», 2003, с.59). Кроме того, при описании жидкого гелия Ландау исходил из аналогии с описанием сверхпроводимости металлов, охлажденных до очень низких температур. В.Карцев в книге «Магнит за три тысячелетия» (1988) пишет: «Ландау первым сопоставил два странных явления, сверхпроводимость и сверхтекучесть – течение жидкого гелия 2 без трения через узкие капилляры, и предположил, что они родственны. Сверхпроводимость – это сверхтекучесть весьма своеобразной жидкости – электронной. Эта идея Ландау оказалась в высшей степени плодотворной, на ее основе построено большинство теорий сверхпроводимости» (Карцев, 1988).

До лета осталась всего неделя, а значит уже давно пора начать планировать свой отпуск. В этом году пляжные курорты Италии могут стать отличным выбором. На пляжах Италии вас ждет кристально чистое море и восхитительная природа.

admin

Оставьте комментарий!

Не регистрировать/аноним

(Используйте нормальные имена. Ваш комментарий будет опубликован после проверки.)

Комментатор/хотите зарегистрироваться

(Для регистрации укажите пароль и свой действующий email. Связка email-пароль позволяет вам комментировать и редактировать данные в вашем персональном аккаунте, такие как адрес сайта, ник и т.п. Письмо с активацией придет в ящик, указанный при регистрации.)

(обязательно)