Малоугловое рассеяние нейтронов в нормальном и сверхтекучем жидком гелии

Abstract

Представлены результаты экспериментов по малоугловому рассеянию нейтронов в жидком гелии в диапазоне температур 1,0–5 К, проведенных на импульсном источнике нейтронов ISIS (Англия). Подробные измерения углового распределения рассеянных нейтронов позволили обнаружить существенное изменение в температурной зависимости второго момента парной корреляционной функции (первой производной углового распределения при малых углах рассеяния). При высоких температурах угловое распределение рассеянных нейтронов следует классическому описанию малоуглового рассеяния, а при температурах ниже -точки наблюдается квантовое поведение — рассеяние нейтронов на квантовых флуктуациях. Экспериментально подтверждено, что во всей области температур сечение рассеяния ней-тронов под нулевым углом определяется классическими термодинамическими флуктуациями плотности.

Представлено результати експериментів по малокутовому розсіянню нейтронів в рідкому гелії в діапазоні температур 1,0–5 К, які проведено на імпульсному джерелі нейтронів ISIS (Англія). Докладні виміри кутового розподілу розсіяних нейтронів дозволили виявити істотну зміну в температурній залежності другого моменту парної кореляційної функції (першій похідній кутового розподілу при малих кутах розсіяння). При високих температурах кутовий розподіл розсіяних нейтронів відповідає класичному опису малокутового розсіяння, а при температурах нижче -точки спостерігається квантова поведінка — розсіяння нейтронів на квантових флуктуаціях. Експериментально підтверджено, що в усій області температур переріз розсіяння нейтронів під нульовим кутом визначається класичними термодинамічними флуктуаціями.

The results of experiments on small-angle neutron scattering in liquid helium in the range of temperatures of 1–5 K, performed on a neutron pulse source ISIS (England), are presented. The detailed measurements of angular distribution of scattered neutrons allowed one to observe an essential change in temperature de-pendence of the second moment of pair correlation function (the first derivative of angular distribution at small angles of scattering). At high temperatures the angular distribution of scattered neutrons follows the classical description of small-angle scattering, but at temperatures below the -point a quantum behavior is observed neutron-scattering by quantum fluctuations. It is experimentally confirmed that in the whole tem-perature range the cross-section of neutron scattering at a zero angle is determined by the classical thermo-dynamic fluctuations of density.