Electric response induced by second sound in superfluid helium

Abstract

The electric response of superfluid helium was measured when a second sound standing wave was generated in a resonator cavity. The results were qualitatively in agreement with that of other research laboratories, but the normalized signal strength was one order of magnitude larger reflecting the difference in electrode structure. The temporal phase difference between the electric oscillation and the temperature oscillation was measured and compared with the analysis. The result excluded a hypothesis that the electric response was induced by the velocities of the relative motion of normal and superfluid components of liquid helium. We suggested a hypothetical explanation of the electric response based on the oscillation of chemical potential of electrons in helium atoms. The effect of an external dc electric field was examined and no effect was observed. The heater power dependence of the temperature oscillation and the electric oscillation showed the qualitative agreement with the original experiment.

Виміряно електричний відгук надплинного гелію при генерації стоячої хвилі другого звуку в порожнині резонатора. Отримані результати якісно узгоджуються з результатами інших дослідницьких лабораторій, але нормований рівень сигналу був на порядок більше, що викликано іншою структурою електродів. В роботі вимірювалася та аналізувалася різниця фаз між електричним коливанням і коливанням температури. В результаті дослідження було виключено гіпотезу про те, що електричний відгук був викликаний швидкостями відносного руху нормальної та надплинної складових рідкого гелію. Ми припустили гіпотетичне пояснення електричного відгуку, заснованого на коливанні хімічного потенціалу електронів в атомах гелію. Також вивчався вплив зовнішнього dc електричного поля, і при цьому ніякого впливу не було виявлено. Залежність коливань температури та електричних коливань від потужності нагрівача показала якісну згоду з вихідним експериментом.

Измерен электрический отклик сверхтекучего гелия при генерации стоячей волны второго звука в полости резонатора. Полученные результаты качественно согласуются с результатами других исследовательских лабораторий, но нормированный уровень сигнала был на порядок больше, что обусловлено иной структурой электродов. В работе измерялась и анализировалась разность фаз между электрическим колебанием и колебанием температуры. В результате исследования была исключена гипотеза о том, что электрический отклик был вызван скоростями относительного движения нормальной и сверхтекучей составляющих жидкого гелия. Мы предположили гипотетическое объяснение электрического отклика, основанного на колебании химического потенциала электронов в атомах гелия. Также изучалось влияние внешнего dc электрического поля, и при этом, никакого влияния не было обнаружено. Зависимость колебаний температуры и электрических колебаний от мощности нагревателя показала качественное согласие с исходным экспериментом.