О возможности рождения вихрей в сверхтекучих системах скрещенными однородным магнитным и неоднородным электрическим полями

Abstract

В работе С.И. Шевченко, А.С. Рукин, Письма в ЖЭТФ 90, 46 (2009) установлено, что в магнитном поле квантованные вихри в сверхтекучих системах приобретают электрический заряд. Компенсирующий заряд противоположного знака на поверхности системы может отстоять от заряда вихря на макроскопическое расстояние. В работе показано, что в результате этого в присутствии неоднородного электрического поля, нормального к однородному магнитному, суммарная энергия заряда вихря и компенсирующего заряда может быть отрицательной. Найдены условия, при которых это приводит к спонтанному появлению в системе квантованных вихрей. Обсуждается возможность наблюдения эффекта в He II, в бозе-газах щелочных металлов и в системах с пространственно непрямыми экситонами.

У роботі С.И. Шевченко, А.С. Рукин, Письма в ЖЭТФ 90, 46 (2009) встановлено, що в магнітному полі квантовані вихори в надплинних системах набувають електричного заряду. Компенсуючий заряд протилежного знаку на поверхні системи може знаходитися на макроскопічній відстані від заряду вихора. У роботі показано, що в результаті цього за наявності неоднорідного електричного поля, нормального до однорідного магнітного, сумарна енергія заряду вихора та компенсуючого заряду може бути негативною. Знайдено умови, за яких це приводить до спонтанної появи в системі квантованих вихорів. Обговорюється можливість спостереження ефекту в He II, в бозе-газах лужних металів та в системах з просторово непрямими екситонами.

It was found by article S.I. Shevchenko and A.S. Rukin, JETP Lett. 90, 42 (2009) that quantized vortices in superfluid systems in a magnetic field acquire an electric charge. The compensating charge of the opposite sign is on the surface of the system and can be at a macroscopic distance from the vortex charge. It is shown in the above article that as a consequence, the total energy of a vortex and compensating charges can be negative in the inhomogeneous electric field normal to the homogeneous magnetic one. The conditions when this gives rise to spontaneous appearance of quantized vortices in the system are found. We discuss the possibility of observation of this effect in He II, in Bose gases of alkali metals and in systems with spatially indirect excitons.