Влияние сверхтекучего перехода на адсорбцию тонких гелиевых плeнок

Abstract

Предложен подход для расчета химического потенциала тонкой гелиевой плeнки, находящейся в равновесии с паром. При расчете химического потенциала поверхностный слой атомов гелия, контактирующий с паром, рассматривается как двумерная система. Химический потенциал сверхтекучего гелия аппроксимируется химическим потенциалом идеального двумерного бозе-газа, а химический потенциал нормального гелия содержит дополнительную по сравнению со сверхтекучим гелием величину, зависящую от температуры. В рамках подхода предсказано увеличение толщины плeнки при еe переходе в сверхтекучее состояние. Предсказано также, что при некоторых условиях возможно сосуществование нормальной и сверхтекучей пленок с различными толщинами.

Запропоновано підхід для розрахунку хімічного потенціалу тонкої гелієвої плівки, яка знаходиться у рівновазі з паром. При розрахунку хімічного потенціалу поверхневий шар атомів гелію, що контактує з паром, розглядається як двовимірна система. Хімічний потенціал надплинного гелію апроксимується хімічним потенціалом ідеального двовимірного бозе-газу, а хімічний потенціал нормального гелію має у порівнянні з надплинним гелієм додаткову величину, що залежить від температури. У рамках підходу передбачено збільшення товщини плівки при її переході у надплинний стан. Передбачено також, що за деяких умов нормальна та надплинна плівки з різними товщинами можуть співіснувати.

An approach for calculations of the chemical potential of a helium film in equilibrium with vapor is proposed. For the calculations the surface layer of helium atoms, contacting with vapor is considered as a two-dimensional system. The superfluid helium chemical potential is approximated with the chemical potential of the ideal two-dimensional Bose-gas. The chemical potential of normal helium contains an additional (compared to the superfluid one) quantity, which depends on temperature. Within the framework of the approach it is predicted that the film thickness increases with its transition to a superfluide state. It is also predicted that under certain conditions normal and superfluid films of different thicknesses may coexist.