Creation of superfluid helium rotons by a solid’s phonons incident normal to the interface

Abstract

We solve the one-dimensional problem of quasiparticles’ transfer through the interface between a solid and superfluid helium. Superfluid helium is treated as a continuous medium with correlations. When a solid’s phonon is incident on the interface, phonons, R⁻ and R⁺rotons are created in helium, and their creation probabilities are obtained. When a quasiparticle of superfluid helium is incident, it can be reflected as any one of the three quasiparticles, and the corresponding probabilities are derived. The R⁻ rotons creation and detection probability are both shown to be small, and this explains why they could not be detected experimentally for a long time.

Ми розв’язали одновимірну задачу про проходження квазічастинок через границю між твердим тілом та надплинним гелієм. Надплинний гелій описується як суцільне середовище із кореляціями. Отримано ймовірності того, що фонон твердого тіла при падінні на границю народжує фонон, R⁻ або R⁺ ротони надплинного гелію. Також обчислено ймовірності, з якими відбивається одна з трьох можливих квазічастинок при падінні на границю заданої квазічастинки надплинного гелію. Показано, що ймовірності народження й реєстрації R⁻ ротону малі, і, таким чином, дано пояснення тому, що протягом довгого часу вони не були експериментально зареєстровані.

Мы решаем одномерную задачу о прохождении квазичастиц через границу между твердым телом и сверхтекучим гелием. Сверхтекучий гелий описывается как сплошная среда с корреляциями. Получены вероятности того, что фонон твердого тела при падении на границу рождает фонон, R⁻ или R⁺ ротон сверхтекучего гелия. Также вычислены вероятности, с которыми отражается одна из трех возможных квазичастиц при падении на границу заданной квазичастицы сверхтекучего гелия. Показано, что вероятности рождения и регистрации R⁻ ротона малы, и, таким образом, дано объяснение тому, что в течение долгого времени они не были экспериментально зарегистрированы.