Вязкость и релаксационные процессы в фонон-ротонной системе Не II

Abstract

Методом колеблющегося кварцевого камертона измерена вязкость жидкого ⁴Не в области температур 0,2-2,2 К. Проведено количественное сравнение полученных экспериментальных данных с выводами современной кинетической теории фонон-ротонной системы сверхтекучего гелия. Проанализирована сложная иерархия релаксационных процессов и определены роль и вклад каждого процесса в коэффициент вязкости. В гидродинамической области получено согласие между экспериментом и теорией. Проанализирован также переход от гидродинамического к баллистическому режиму течения фононов и найдена эффективная вязкость Не II при низких температурах. Показано, что положение максимума на температурной зависимости эффективной вязкости, полученное при использовании разных методов измерения, коррелирует с характерным размером измерительного устройства.

Методом кварцового камертона, який коливається, виміряно в язкість рідкого ⁴Не в області температур 0,2 2,2 К. Проведено кількісне порівняння отриманих експериментальних даних з висновками сучасної кінетичної теорії фонон-ротонної системи надплинного гелію. Проаналізовано складну ієрархію релаксаційних процесів і визначено роль та внесок кожного процесу в коефіцієнт в язкості. У гідродинамічній області отримано згоду між експериментом і теорією. Проаналізовано також перехід від гідродинамічного до балістичного режиму руху фононів та знайдено ефективну в язкість Не II при низьких температурах. Показано, що положення максимуму на температурній залежності ефективної в язкості, яке отримано при використанні різних методів вимірювання, корелює з характерним розміром вимірювального пристрою.

The viscosity of liquid ⁴Не in a temperature range of 0.2–2.2 K is measured with using a vibrating quartz tuning fork. The experimental data are compared quantitatively with the results of the kinetic theory available for phonon-roton system of superfluid helium. The complicated hierarchy of relaxation processes is analyzed and the contribution of each of the processes to viscosity coefficient is obtained. In the hydrodynamic region, we observed the agreement between the experiment and the theory. The effective viscosity of Íå II is estimated at low temperatures, and the transition from the hydrodynamic flow of phonons to a ballistic regime is analyzed. The maximum position in the temperature dependence of effective viscosity, obtained by different methods, is found to correlate with the characteristic size of the measuring device.