RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 11, 2025
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2025

 / 

Май

←  →

Физика наших дней


Спектры коллективных возбуждений частиц в нормальной и сверхтекучей жидкости

† 
Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина Российской академии наук, Калужское шоссе 14, Троицк, Москва, 108840, Российская Федерация

Рассматривается специфика коллективных возбуждений в неупорядоченных средах, главным образом в жидкостях. Обсуждается отличие собственных возбуждений в неупорядоченных средах от плоских гармонических волн и связанная с этим проблема эффективного затухания возбуждений. Проводится детальный сравнительный анализ спектров коллективных возбуждений в обычных жидкостях и сверхтекучем гелии. Рассматриваются такие аспекты, как фононная и ротонная части спектра, явление "быстрого звука", сдвиговые волны и "замешивание" продольных и поперечных возбуждений в жидкостях. Показано, что возбуждения в жидкостях определяют их термодинамический свойства как в нормальном, так и в сверхтекучем состоянии. Несмотря на качественное сходство спектров сверхтекучего гелия и обычных жидкостей, имеются существенные различия, которые, на наш взгляд, пока не получили адекватного теоретического описания. Подчёркиваются большие отличия сверхтекучего гелия от сверхтекучих бозе-конденсатов ансамблей ультрахолодных атомов. Делается предположение о возможной большой роли высокой нулевой энергии атомов гелия при сверхнизких температурах как для понимания особенностей спектров возбуждений, так и для самого явления сверхтекучести.

Текст pdf (1,4 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2025.01.039852
Ключевые слова: коллективные возбуждения, жидкости, сверхтекучий гелий, теплоёмкость
PACS: 47.37.+q, 62.60.+v, 63.50.−x, 65.40.Ba, 67.25.−k (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2025.01.039852
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2025/5/c/
001524725300004
2-s2.0-105008972525
2025PhyU...68..490B
Цитата: Бражкин В В "Спектры коллективных возбуждений частиц в нормальной и сверхтекучей жидкости" УФН 195 519–542 (2025)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 25 ноября 2024, доработана: 10 января 2025, 28 января 2025

English citation: Brazhkin V V “Spectra of collective excitations of particles in normal and superfluid liquids” Phys. Usp. 68 490–511 (2025); DOI: 10.3367/UFNe.2025.01.039852

Список литературы (83) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (1) Похожие статьи (3)

  1. Maradudin A A, Montroll E W, Weiss G H Theory of Lattice Dynamics in the Harmonic Approximation (New York: Academic Press, 1963); Пер. на русск. яз., Марадудин А, Монтролл Э, Вейсс Дж Динамическая теория кристаллической решетки в гармоническом приближении (М.: Мир, 1965)
  2. Ландау Л Д ЖЭТФ 11 592 (1941); Landau L D J. Phys. USSR 5 71 (1941)
  3. Bijl A Physica 7 869 (1940)
  4. Landau L D J. Phys. USSR 11 91 (1947)
  5. Henshaw D G Phys. Rev. Lett. 1 127 (1958)
  6. Yarnell J L et al Phys. Rev. Lett. 1 9 (1958)
  7. Яковлев Д Г УФН 171 866 (2001); Yakovlev D G Phys. Usp. 44 823 (2001)
  8. Glyde H R Rep. Prog. Phys. 81 014501 (2018)
  9. Trachenko K Theory of Liquids: From Excitations to Thermodynamics (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2023)
  10. Scopigno T, Ruocco G, Sette F Rev. Mod. Phys. 77 881 (2005)
  11. Trachenko K, Brazhkin V V Rep. Prog. Phys. 79 016502 (2016)
  12. Бражкин В В УФН 191 1107 (2021); Brazhkin V V Phys. Usp. 64 1049 (2021)
  13. Бражкин В В и др УФН 182 1137 (2012); Brazhkin V V et al Phys. Usp. 55 1061 (2012)
  14. Brazhkin V V, Trachenko K Phys. Today 65 (11) 68 (2012)
  15. Brazhkin V V, Trachenko K J. Non-Cryst. Solids 407 149 (2015)
  16. Ashcroft N W, Mermin N D Solid State Physics (New York: Holt, Rinehart and Winston, 1976); Пер. на русск. яз., Ашкрофт Н, Мермин Н Физика твердого тела (М.: Мир, 1979)
  17. Малиновский В К, Новиков В Н, Соколов А П УФН 163 (5) 119 (1993); Malinovskii V K, Novikov V N, Sokolov A P Phys. Usp. 36 440 (1993)
  18. Allen P B et al Philos. Mag. B 79 1715 (1999)
  19. Keyes T J. Chem. Phys. 101 5081 (1994)
  20. Lin Sh-T, Blanco M, Goddard W A (III) J. Chem. Phys. 119 11792 (2003)
  21. Лифшиц Е М УФН 34 512 (1948)
  22. Андроникашвили Э Л УФН 72 697 (1960); Andronikashvili É L Sov. Phys. Usp. 3 888 (1961)
  23. Халатников И М Теория сверхтекучести (М.: Наука, 1971)
  24. Yarnell J L et al Phys. Rev. 113 1379 (1959)
  25. Cocking S J Adv. Phys. 16 189 (1967)
  26. Dasannacharya B A, Rao K R Phys. Rev. 137 A417 (1965)
  27. Teixeira J et al Phys. Rev. Lett. 54 2681 (1985)
  28. Hosokawa S Z. Phys. Chem. 235 99 (2021)
  29. Egelstaff P A Neutron Scattering (Methods in Experimental Physics) Vol. 23, Pt. B (Eds D L Price, K Sköld) (San Diego: Academic Press, 1987) p. 405-470
  30. Cunsolo A et al J. Chem. Phys. 114 2259 (2001)
  31. Gorelli F et al Phys. Rev. Lett. 97 245702 (2006)
  32. Giordano V M, Monaco G Proc. Natl. Acad. Sci. USA 107 21985 (2010)
  33. Inui M et al J. Phys. Condens. Matter 33 475101 (2021)
  34. Kajihara Y et al J. Phys. Conf. Ser. 98 022001 (2008)
  35. Scopigno T et al Phys. Rev. B 64 012301 (2001)
  36. Grest G S, Nagel S R, Rahman A Phys. Rev. Lett. 49 1271 (1982)
  37. Ruocco G, Sette F Condens. Matter Phys. 11 29-46 (2008)
  38. Бражкин В В, Данилов И В, Циок О Б Письма в ЖЭТФ 117 840 (2023); Brazhkin V V, Danilov I V, Tsiok O B JETP Lett. 117 834 (2023)
  39. Brazhkin V V et al Phys. Rev. E 85 031203 (2012)
  40. Cockrell C, Brazhkin V V, Trachenko K Phys. Rep. 941 1 (2021)
  41. Krausser J "Non-affine lattice dynamics of disordered solids" PhD Thesis (Cambridge: Univ. of Cambridge, 2017); Krausser J https://www.repository.cam.ac.uk/handle/1810/280686
  42. Hosokawa S et al J. Phys. Condens. Matter 25 112101 (2013)
  43. Kryuchkov N P et al Sci. Rep. 9 10483 (2019)
  44. del Rio B G, González L E Phys. Rev. B 95 224201 (2017)
  45. Bryk T et al J. Phys. Condens. Matter 32 184002 (2020)
  46. Jakse N, Bryk T J. Chem. Phys. 151 034506 (2019)
  47. Godfrin H et al Phys. Rev. B 103 104516 (2021)
  48. Питаевский Л П ЖЭТФ 36 1168 (1959); Pitaevskii L P Sov. Phys. JETP 9 830 (1959)
  49. Fåсk B, Scherm R Physica B 197 206 (1994)
  50. Glyde H R et al Europhys. Lett. 43 422 (1998)
  51. Svensson E C et al Phys. Rev. B 21 3638 (1980)
  52. Barker J A, Henderson D Rev. Mod. Phys. 48 587 (1976)
  53. Wang L et al Phys. Rev. E 95 032116 (2017)
  54. Kryuchkov N P et al Phys. Rev. Lett. 125 125501 (2020)
  55. NIST Chemistry WebBook. Thermophysical Properties of Fluid Systems, https://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/
  56. Андреев А Ф Письма в ЖЭТФ 28 603 (1978); Andreev A F JETP Lett. 28 556 (1978)
  57. Strongin M, Zimmerman G O, Fairbank H A Phys. Rev. 128 1983 (1962)
  58. Roberts T R, Sydoriak S G Phys. Rev. 98 1672 (1955)
  59. Alvesalo T A, Haavasoja T, Manninen M T J. Low Temp. Phys. 45 373 (1981)
  60. Albergamo F et al Phys. Rev. Lett. 100 239602 (2008)
  61. Стишов С М УФН 194 360 (2024); Stishov S M Phys. Usp. 67 338 (2024)
  62. Enkovich P V et al Phys. Rev. B 93 014308 (2016)
  63. Roberts Th R, Sydoriak S G Phys. Fluids 3 895 (1960)
  64. Suemitsu M, Sawada Y Phys. Lett. A 71 71 (1979)
  65. Babaev E, Sudbø A, Ashcroft N W Nature 431 666 (2004)
  66. Leggett A J Quantum Liquids: Bose Condensation and Cooper Pairing in Condensed-Matter Systems (Oxford: Oxford Univ. Press, 2008)
  67. Zloshchastiev K G Eur. Phys. J. B 85 273 (2012)
  68. Campbell C E, Krotscheck E, Lichtenegger T Phys. Rev. B 91 184510 (2015)
  69. Ferré G, Boronat J Phys. Rev. B 93 104510 (2016)
  70. Beauvois K et al Phys. Rev. B 97 184520 (2018)
  71. Fåсk B Phys. Rev. Lett. 109 155305 (2012)
  72. Trachenko K J. Phys. Condens. Matter 35 085101 (2023)
  73. London F Nature 141 643 (1938)
  74. Боголюбов Н Н Изв. АН СССР. Сер. физ. 11 (1) 77 (1947); Боголюбов Н Н УФН 93 552 (1967); Bogolubov N J. Phys. USSR 11 23 (1947)
  75. Leggett A J Science 319 1203 (2008)
  76. Diallo S O et al Phys. Rev. B 85 140505 (2012)
  77. Glyde H R et al Phys. Rev. B 84 184506 (2011)
  78. Kapitza P Nature 141 74 (1938)
  79. Померанчук И Я ЖЭТФ 20 919 (1950)
  80. Allen J F, Misener A D Nature 142 643 (1938)
  81. Slenczka A, Toennies J P (Eds) Molecules in Superfluid Helium Nanodroplets. Spectroscopy, Structure, and Dynamics (Topics in Applied Physics) Vol. 145 (Cham: Springer, 2022)
  82. Dobbs E R Phys. Blätter 32 591 (1976)
  83. Френкель Я И Кинетическая теория жидкостей (Л.: Наука, 1975); Пер. на англ. яз., Frenkel О Kinetic Theory of Liquids (Oxford: The Clarendon Press, 1946)
© Успехи физических наук, 1918–2025
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение