RSS feeds
РусскийEnglish
Issue 10, 2026
Volume year page
Issues Authors PACS Subscription For authors

Issues

 / 

2018

 / 

October

←  →

Reviews of topical problems


Acoustic turbulence of second sound waves in superfluid helium


Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences, Akademika Osip'yana str. 2, Chernogolovka, Moscow Region, 142432, Russian Federation

The anomalously strong amplitude dependence of the second sound wave velocity allows an experimental framework to study the behavior of nonlinear waves in a linearly dispersive medium; to investigate the processes of energy transformation from single frequency harmonic pumping into high frequency dissipation edge of spectrum; and to get insight into the formation and decay dynamics of direct and inverse energy cascades.

Fulltext pdf (1.1 MB)
Fulltext is also available at DOI: 10.3367/UFNe.2018.03.038317
Keywords: superfluid helium, acoustic turbulence, turbulence, second sound, nonlinear waves
PACS: 47.27.Cn, 47.37.+q, 67.25.dg, 67.25.dt (all)
DOI: 10.3367/UFNe.2018.03.038317
URL: https://ufn.ru/en/articles/2018/10/a/
000454141800001
2018PhyU...61..929E
Citation: Efimov V B "Acoustic turbulence of second sound waves in superfluid helium" Phys. Usp. 61 929–951 (2018)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Received: 18th, July 2017, revised: 20th, March 2018, 28th, March 2018

Оригинал: Ефимов В Б «Акустическая турбулентность волн второго звука в сверхтекучем гелии» УФН 188 1025–1048 (2018); DOI: 10.3367/UFNr.2018.03.038317

References (119) ↓ Cited by (7) Similar articles (20)

  1. ’a’?’?’?’? ’B ’l, Ya’?’?’?’? ’B ’a ’lт’?т’?ст’?ch’?с’?’?ya ’?’?’?р’?’?’?’?’?’?’?’?’? - ’?’?kh’?’?’?’?’? тур’?у’?’?’?т’?’?ст’? Т. 1 (’a.: ’v’?у’?’?, 1965); ’z’?р. ’?’? ’?’?’?’?. ya’?., Monin A S, Yaglom A M Statistical Fluid Mechanics Vol. 1 (Cambridge, Mass.: MIT Press, 1971)
  2. ’a’?’?’?’? ’B ’l Usp. Fiz. Nauk 125 97 (1978); Monin A S Sov. Phys. Usp. 21 429 (1978)
  3. ’i’?’?’?’? ’G ’l’?ch’?’?’?’?’?ya (’a.: ’I’?ст’?kh’?’?’?’?т, 1948)
  4. Bateman H Mon. Weather Rev. 42 163 (1915)
  5. Burgers J M Proc. R. Neth. Acad. Sci. 43 2 (1940)
  6. Burgers J M Adv. Appl. Mech. 1 171 (1948)
  7. Burgers J M The Nonlinear Diffusion Equation: Acymptotic Solutions And Statistical Problems (Dordrecht: D. Reidel, 1974)
  8. ’F’?’?’?’?ts’?’? ’G ’G, ’F’?р’?’?’?’? ’E ’R Usp. Fiz. Nauk 103 193 (1971); Kadomtsev B B, Karpman V I Sov. Phys. Usp. 14 40 (1971)
  9. ’iу’?’?’?’?’? ’d ’E, ’l’?’?уya’? ’l ’R ’n’?’?р’?т’?ch’?с’?’?’? ’?с’?’?’?ы ’?’?’?’?’?’?’?’?’?’? ’?’?уст’?’?’? (’a.: ’v’?у’?’?, 1975); ’z’?р. ’?’? ’?’?’?’?. ya’?., Rudenko O V, Soluyan S I Theoretical Foundations Of Nonlinear Acoustics (New York: Consultants Bureau, 1977)
  10. ’iу’?’?’?’?’? ’d ’E Usp. Fiz. Nauk 149 413 (1986); Rudenko O V Sov. Phys. Usp. 29 620 (1986)
  11. Tritton D J Physical Fluid Dynamics 2nd ed. (Oxford: Oxford Univ. Press, 1988)
  12. Gurbatov S N et al J. Fluid Mech. 344 349 (1997)
  13. Bec J, Frisch U, Khanin K J. Fluid Mech. 416 239 (2000)
  14. Davidson P A Turbulence: An Introduction For Scientists And Engineers (Oxford: Oxford Univ. Press, 2004)
  15. Noullez A Phys. Rev. E 71 056305 (2005)
  16. Bec J, Khanin K Phys. Rep. 447 1 (2007)
  17. ’Iур’?’?т’?’? ’l ’v, ’iу’?’?’?’?’? ’d ’E, ’l’?’?ch’?’? ’B ’R ’E’?’?’?ы ’? стру’?туры ’? ’?’?’?’?’?’?’?’?ыkh ср’?’?’?kh ’?’?’? ’?’?с’?’?рс’?’?. ’zр’?’?’?zh’?’?’?ya ’? ’?’?’?’?’?’?’?’?’?’? ’?’?уст’?’?’? (’a.: ’s’?’?’?’?т’?’?т, 2008)
  18. ’Iур’?’?т’?’? ’l ’v, ’l’?’?ch’?’? ’B ’R, Sh’?’?’?’?р’?’? ’l ’s Usp. Fiz. Nauk 182 233 (2012); Gurbatov S N, Saichev A I, Shandarin S F Phys. Usp. 55 223 (2012)
  19. ’dстр’?’?с’?’?’? ’’ ’B, ’Iур’?’?т’?’? ’l ’v, ’K’?’?’?’?’?у’?’?’? ’R ’v Akust. Zh. 51 150 (2005); Ostrovsky L A, Gurbatov S N, Didenkulov I N Acoust. Phys. 51 114 (2005)
  20. ’ayaс’?’?’?’?’? ’’ ’’ Zh. Tekh. Fiz. 8 1846 (1938)
  21. Krassilnikov V A, Shklovskaya-Kordy V V, Zarembo L K J. Acoust. Soc. Am. 29 642 (1957)
  22. ’O’?р’?’?’?’? ’’ ’F, ’Fр’?с’?’?ь’?’?’?’?’? ’E ’B, Sh’?’?’?’?с’?’?ya-’F’?р’?’? ’E ’E Dokl. Akad. Nauk SSSR 109 731 (1956)
  23. ’Gур’?’? ’E ’B, ’Fр’?с’?’?ь’?’?’?’?’? ’E ’’ Dokl. Akad. Nauk SSSR 118 920 (1958)
  24. ’Gур’?’? ’E ’B, ’Fр’?с’?’?ь’?’?’?’?’? ’E ’’ Dokl. Akad. Nauk SSSR 124 571 (1959)
  25. ’I’?р’?’?’?’? ’B ’I, ’O’?’?р’?’? ’E ’B Akust. Zh. 1 339 (1955)
  26. ’O’?’?р’?’? ’E ’B, ’F’?’?’?ch’?’? ’B ’R, ’lт’?’?’?’?’?’? ’v ’l Akust. Zh. 13 380 (1967)
  27. ’Mс’?’?’?’? ’R ’G, ’O’?’?р’?’? ’E ’B, ’F’?’?’?ch’?’? ’B ’R Akust. Zh. 22 606 (1976)
  28. ’O’?’?р’?’? ’E ’B Akust. Zh. 45 685 (1999)
  29. ’e’?kh’?’?’?’?’?ь’? ’B ’B Usp. Fiz. Nauk 14 552 (1934)
  30. Efimov V B et al ’s’v’n 24 116 (1998)
  31. Kh’?’?’?т’?’?’?’?’? ’R ’a ’E’?’?’?’?’?’?’? ’? т’?’?р’?yu с’?’?рkhт’?’?уch’?ст’? (’a.: ’v’?у’?’?, 1965); ’z’?р. ’?’? ’?’?’?’?. ya’?., Khalatnikov I M An Introduction To The Theory Of Superfluidity (New York: W.A. Benjamin, 1965)
  32. ’’’?фsh’?ts ’M ’a Zh. Eksp. Teor. Fiz. 14 116 (1944)
  33. ’z’?sh’?’?’? ’E ’z Zh. Eksp. Teor. Fiz. 16 1000 (1946)
  34. ’z’?sh’?’?’? ’E ’z Zh. Eksp. Teor. Fiz. 18 857 (1948)
  35. Brooks J S, Donnelly R J J. Phys. Chem. Ref. Data 6 51 (1977)
  36. ’Mф’?’?’?’? ’E ’G ’? ’?р ’z’?сь’?’? Zh’e’n’s 69 716 (1999); Efimov V B et al JETP Lett. 69 767 (1999)
  37. Maurer J, Tabeling P Europhys. Lett. 43 29 (1998)
  38. Stalp S R, Skrbek L, Donnelly R J Phys. Rev. Lett. 82 4381 (1999)
  39. Niemela J J, Sreenavasan K R, Donnelly R J J. Low Temp. Phys. 138 537 (2005)
  40. Charalambous D et al Phys. Rev. E 74 036307 (2006)
  41. ’Fр’?с’?’?ь’?’?’?’?’? ’E ’B, ’Fры’?’?’? ’E ’E ’E’?’?’?’?’?’?’? ’? ф’?’?’?ch’?с’?уyu ’?’?уст’?’?у (’a.: ’v’?у’?’?, 1984)
  42. Wilks J The Properties Of Liquid And Solid Helium (Oxford: Clarendon Press, 1967)
  43. Tyson J A, Douglass D H (Jr.) Phys. Rev. Lett. 21 1308 (1968)
  44. Kh’?’?’?т’?’?’?’?’? ’R ’a ’n’?’?р’?ya с’?’?рkhт’?’?уch’?ст’? (’a.: ’v’?у’?’?, 1971)
  45. ’z’?sh’?’?’? ’E ’z Zh. Eksp. Teor. Fiz. 19 270 (1949)
  46. Kh’?’?’?т’?’?’?’?’? ’R ’a Zh. Eksp. Teor. Fiz. 23 253 (1952)
  47. Dessler A J, Fairbank W M Phys. Rev. 104 6 (1956)
  48. ’O’?kh’?р’?’? ’E ’M, ’l’?’?’?’?’?’? ’i ’O Dokl. Akad. Nauk SSSR 192 297 (1970)
  49. Donnelly R J Quantum Vortexes In Helium II (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1991)
  50. Nemirovskii S K, Tsoi A N Cryogenics 29 985 (1989)
  51. Makarov A Phys. Rev. B 91 094503 (2015)
  52. Kitabatake S, Sawada Y J. Phys. Soc. Jpn. 45 345 (1978)
  53. ’v’?’?’?р’?’?с’?’?’? ’l ’F Usp. Fiz. Nauk 160 (6) 51 (1990); Nemirovskii S K Sov. Phys. Usp. 33 429 (1990)
  54. ’O’?’?’?’?ь’?’?’? ’F ’v Zh. Eksp. Teor. Fiz. 25 (8) 235 (1953)
  55. Hendry P C et al Nature 368 315 (1994)
  56. Cummings J C, Schmidt D W, Wagner W J Phys. Fluids 21 713 (1978)
  57. ’R’?’?’?’?’?’?’? ’B Yu, ’a’?zh’?’?-’K’?’?’?’?’? ’’ ’z Zh. Eksp. Teor. Fiz. 84 1378 (1983); Iznankin A Yu, Mezhov-Deglin L P Sov. Phys. JETP 57 801 (1983)
  58. ’’уts’?т ’a ’d, ’v’?’?’?р’?’?с’?’?’? ’l ’F, Ts’?’? ’B ’v Zh. Eksp. Teor. Fiz. 81 249 (1981); Lutset M O, Nemirovskii S K, Tsoi A N Sov. Phys. JETP 54 127 (1981)
  59. Turner T N Phys. Fluids 26 3227 (1983)
  60. ’G’?р’?с’?’?’?’? ’R Yu, ’Mф’?’?’?’? ’E ’G, ’a’?zh’?’?-’K’?’?’?’?’? ’’ ’z ’s’v’n 14 1123 (1988)
  61. ’Kyu’?’?’? ’v ’M, ’l’?’?т’?’? ’l ’E, ’Iр’?’?’?рь’?’? ’E ’v ’s’v’n 15 (1) 89 (1989)
  62. Smith M R et al Phys. Rev. Lett. 71 2583 (1993)
  63. Chagovets T V, Skrbek L Phys. Rev. Lett. 100 215302 (2008)
  64. Vinen W F Proc. R. Soc. 242 114 (1956)
  65. Skrbek L, Gordeev A V, Soukup F Phys. Rev. E 67 047302 (2003)
  66. Morse P M Vibration And Sound 2nd ed. (New York: McGraw-Hill, 1948)
  67. ’O’?’?’?’?ь’?’?’? ’F ’v Zh. Eksp. Teor. Fiz. 31 31 (1956); Zinov’eva K N Sov. Phys. JETP 4 36 (1957)
  68. Davidowitz H, L’vov Y, Steinberg V Physica D 84 635 (1995)
  69. Efimov V B et al J. Low Temp. Phys. 156 (3-6) 95 (2009)
  70. Betchov R Phys. Fluids 1 205 (1958)
  71. Chester W J. Fluid Mech. 18 44 (1964)
  72. Temkin S Phys. Fluids 11 960 (1968)
  73. Cruikshank D B (Jr.) J. Acoust. Soc. Am. 52 1024 (1972)
  74. ’F’?р’?’?ут’?’? ’B ’B, ’iу’?’?’?’?’? ’d ’E Akust. Zh. 25 536 (1979)
  75. ’F’?’?’?р ’E ’E, ’iу’?’?’?’?’? ’d ’E, Kh’?kh’?’?’? ’i ’E Akust. Zh. 23 756 (1977)
  76. ’iу’?’?’?’?’? ’d ’E ’z’?сь’?’? Zh’e’n’s 20 445 (1974); Rudenko O V JETP Lett. 20 203 (1974)
  77. ’F’?р’?’?ут’?’? ’B ’B, ’’’?’?sh’?’? ’M ’B, ’iу’?’?’?’?’? ’d ’E Zh. Eksp. Teor. Fiz. 71 111 (1976); Karabutov A A, Lapshin E A, Rudenko O V Sov. Phys. JETP 44 58 (1976)
  78. Clauss G F Appl. Ocean Res. 24 147 (2002)
  79. ’Gр’?zh’?’?’?’?’? ’a Yu ’? ’?р ’s’v’n 27 1183 (2001)
  80. Ezersky A et al Eur. J. Mech. B 28 521 (2009)
  81. Lukaschuk S et al Phys. Rev. Lett. 103 044501 (2009)
  82. Henry E, Alstrøm P, Levinsen M T Europhys. Lett. 52 27 (2000)
  83. Savelsberg R, van de Water W Phys. Rev. Lett. 100 034501 (2008)
  84. Falcon E, Fauve S, Laroche C Phys. Rev. Lett. 98 154501 (2007)
  85. ’Gр’?zh’?’?’?’?’? ’a Yu, ’F’?’?’?’?’?’?’? ’I ’E, ’’’?’?ch’?’?’?’? ’B ’B Zh. Eksp. Teor. Fiz. 122 521 (2002); Brazhnikov M Yu, Kolmakov G V, Levchenko A A JETP 95 447 (2002)
  86. ’B’?’?ур’?kh’?’?’?’? ’’ ’E, ’Gр’?zh’?’?’?’?’? ’a Yu, ’’’?’?ch’?’?’?’? ’B ’B ’s’v’n 35 127 (2009); Abdurakhimov L, Brazhnikov M, Levchenko A Low Temp. Phys. 35 95 (2009)
  87. Kolmakov G V et al Czech. J. Phys. 46 (Suppl. 1) 83 (1996)
  88. ’Mф’?’?’?’? ’E ’G ’? ’?р ’s’v’n 24 116 (1998); Efimov V B et al Low Temp. Phys. 24 81 (1998)
  89. ’Mф’?’?’?’? ’E ’G ’? ’?р ’s’v’n 25 551 (1999); Efimov V B et al Low Temp. Phys. 25 407 (1999)
  90. van Sciver S W Cryogenics 19 385 (1979)
  91. ’Gр’?zh’?’?’?’?’? ’a Yu ’s’v’n 30 590 (2004); Brazhnikov M Yu Low Temp. Phys. 30 441 (2004)
  92. Kolmakov G V et al Phys. Rev. Lett. 97 155301 (2006)
  93. Falkovich G, Meyer M Phys. Rev. E 54 4431 (1996)
  94. ’z’?’?р’?’?с’?’?’? ’E ’’, Kh’?’?’?т’?’?’?’?’? ’R ’a Zh. Eksp. Teor. Fiz. 71 1974 (1976); Pokrovskii V L, Khalatnikov I M Sov. Phys. JETP 44 1036 (1976)
  95. ’’’?’?’?’?у ’’ ’K, ’’’?фsh’?ts ’M ’a ’I’?’?р’?’?’?’?’?’?’?’?’? (’a.: ’v’?у’?’?, 1986); ’z’?р. ’?’? ’?’?’?’?. ya’?., Landau L D, Lifshitz E M Fluid Mechanics (Oxford: Pergamon Press, 1987)
  96. ’F’?’?’?’?’?’?’? ’I ’E ’s’v’n 29 667 (2003); Kolmakov G V Low Temp. Phys. 29 495 (2003)
  97. ’F’?’?’?’?’?’?р’?’? ’B ’v Dokl. Akad. Nauk SSSR 31 299 (1941); ’z’?р. ’?’? ’?’?’?’?. ya’?., Kolmogorov A N Proc. R. Soc. Lond. A 434 9 (1991)
  98. ’F’?’?’?’?’?’?р’?’? ’B ’v Dokl. Akad. Nauk SSSR 31 538 (1941)
  99. ’d’?уkh’?’? ’B ’a ’nур’?у’?’?’?т’?’?сть ’? ’?’?’?’?’?’?’?’? ’?т’?’?сф’?ры (’’.: ’I’?’?р’?’?’?т’?’?’?’?’?’?т, 1988)
  100. Zakharov V E, L’vov V S, Fal’kovich G Kolmogorov Spectra Of Turbulence (Berlin: Springer-Verlag, 1992)
  101. Kolmakov G V et al Phys. Rev. Lett. 93 074501 (2004)
  102. Dyachenko A I, Korotkevich A O, Zakharov V E Phys. Rev. Lett. 92 134501 (2004)
  103. ’Fу’?’?’?ts’?’? ’M ’B ’z’?сь’?’? Zh’e’n’s 80 92 (2004); Kuznetsov E A JETP Lett. 80 83 (2004)
  104. ’Iур’?’?т’?’? ’l ’v Akust. Zh. 26 551 (1980)
  105. ’O’?kh’?р’?’? ’E ’M, ’s’?’?’?’?’?’?’?’? ’v ’v Zhур’?. ’?р’?’?’?’?’?. ’?’?kh. т’?kh. ф’?’?. 8 (5) 62 (1967)
  106. Haudin F et al Phys. Rev. E 93 043110 (2016)
  107. ’zр’?kh’?р’?’? ’B ’a (’I’?. р’?’?.) ’s’?’?’?ch’?с’?’?ya э’?ts’?’?’?’?’?’?’?’?ya Т. 5 (’a.: ’G’?’?ьsh’?ya ’i’?сс’?’?с’?’?ya э’?ts’?’?’?’?’?’?’?’?ya, 1998)
  108. ’iу’?’?’?’?’? ’d ’E Akust. Zh. 29 398 (1983); Rudenko O V Sov. Phys. Acoust. 29 234 (1983)
  109. ’iу’?’?’?’?’? ’d ’E Usp. Fiz. Nauk 165 1011 (1995); Rudenko O V Phys. Usp. 38 965 (1995)
  110. Kh’?’?’?’?’?’? ’R ’B, Kh’?’?’?’?’?’?’? ’v ’B ’E’?р’?yaт’?’?ст’?ы’? ’?’?т’?’?ы ’?’?’?’?’?’?’? с’?уch’?’?’?ыkh ’?’?’?’?ыkh (’l’?р’?т’?’?: ’R’?’?-’?’? ’l’?р’?т’?’?с’?’?’?’? у’?’?’?., ’F’?’?’?’?’?zh, 2001)
  111. Efimov V B, Ganshin A N, McClintock P V E Phys. Rev. E 78 066611 (2008)
  112. Ganshin A N et al. New J. Phys. 12 083047 (2010)
  113. ’s’?’?’?т’?’? C ’E ’? ’?р ’z’?сь’?’? Zh’e’n’s 104 714 (2016); Filatov S V et al. JETP Lett. 104 702 (2016)
  114. Phillips O M J. Fluid Mech. 107 465 (1981)
  115. Annenkov S Y, Shrira V I Phys. Rev. Lett. 96 204501 (2006)
  116. Chertkov M et al. Phys. Rev. Lett. 99 084501 (2007)
  117. Korotkevich A O Phys. Rev. Lett. 101 074504 (2008)
  118. Ganshin A N et al. Phys. Rev. Lett. 101 065303 (2008)
  119. ’Fу’?’?’?ts’?’? ’B ’z, ’Fу’?’?’?ts’?’? ’l ’z, ’iыс’?’?’? ’v ’a ’v’?’?’?’?’?’?’?ы’? ’?’?’?’?’?’?’?’?ya (’a.: ’s’?’?’?’?т’?’?т, 2002)
© 1918–2026 Uspekhi Fizicheskikh Nauk
Email: ufn@ufn.ru Editorial office contacts About the journal Terms and conditions