Надплинність: відмінності між версіями

У 1922 році Камерлінг-Оннес зафіксував ще одне незвичайне явище — якщо тримати дьюар з рідким гелієм зануреним у ще один дьюар, то можна було б очікувати, що холодніший гелій з внутрішнього дьюару буде випаровуватись повільніше, ніж з зовнішнього, проте в реальності рівні гелію в обох ємностях завжди були рівні. Це явище отримало назву [[ефект Камерлінг-Оннеса]]. {{sfn | Кеезом | 1949 | с=342}} Пізніше було показано, що воно викликано тим, що рідкий гелій вкриває тонкою плівкою будь-яку ємність, в якій знаходиться і перетікає по цій плівці з одного дьюару в інший.

У 1927 році {{не перекладено|Віллєм Хендрік Кеезом|Кеезом||Willem Hendrik Keesom }} і [[Мечислав Вольфке|Вольфке]] вимірювали діелектричну проникність рідкого гелію, і підтвердили, що вона дійсно робить різкий стрибок біля критичної температури. Вимірявши значення інших величин, таких як теплопровідність і теплоємність, вони зробили висновок, що при ійїй температурі відбувається фазовий перехід. {{sfn | Кеезом | 1949 | с=243}} Проте, подальші дослідження показали, що цей перехід не забирає [[Енергія|енергії&nbsp;]]— навіть найменша порція [[Кількість теплоти|теплоти]], передана гелію, змінювала його температуру{{sfn | Кеезом | 1949 | с=247}} (звичайні фазові переходи, наприклад, випаровування води, потребують енергії, тому при передачі воді при 100&nbsp;°C енергії меншої за її [[Теплота пароутворення|теплоту пароутворення]] вода не нагрівається). Також, ніколи не спостерігалася лінія розділу між фазами гелію. Намагаючись пояснити це перетворення Еренфест у 1933 році створює концепцію фазових переходів другого роду.<ref>[https://www.researchgate.net/publication/240358755_The_Ehrenfest_Classification_of_Phase_Transitions_Introduction_and_Evolution The Ehrenfest Classification of Phase Transitions: Introduction and Evolution]{{ref-en}}</ref>

Температура, при якій цей фазовий перехід відбувається отримала назву λ-точка, через характерну форму графіків багатьох параметрів у цій точці. Фази гелію з температурою вищою і нижчою за критичну отримали назви гелій -І і гелій ІІ відповідно.

Головною особливістю гелію ІІ КеезомКеез називав надвисоку теплопровідність, що перевищувала теплопровідність [[Мідь|міді]] при тій же температурі у десятки разів.<ref name="kapica">[http://vivovoco.astronet.ru/VV/PAPERS/NATURE/HELIUM.HTM Свойства жидкого гелия]{{ref-ru}}</ref>

Проте незрозумілим лишався той факт, що в'язкізтьязкість гелія ІІ, виміряна методом коливаючого диску (у цьому методі диск, що коливається, занурюється у рідину, і досліджується затухання його руху) виявлялася ненульовою. <ref>[https://ufn.ru/ufn55/ufn55_7/Russian/r557b.pdf Современное состояние проблемі жидкого гелия]{{ref-ru}}</ref>

У 1941 році Ландау запропонував теорію надплинності, згідно якої гелій ІІ є сумішшю двох компонент, звичайної і надплинної. При цьому надплинна компонента має температуру абсолютного нуля, і її кількість зменшується з нагріванням.<ref name="landau">[http://femto.com.ua/articles/part_1/1918.html Ландау теория сверхтекучести]{{ref-ru}}</ref> Перехід з основного в збуджений стан Ландау пов'язував з квазічастинками [[ротон]]ами і [[фонон]]ами, спектр яких мав мати особливу форму. Теорія Ландау добре описувала поведінку Геліюгелію ІІ і давала прогнози, що підтверджувалися (наприклад, [[другий звук]]).

Ландау не використовував у своїй теорії явище [[Конденсація Бозе — Ейнштейна|бозе-ейнштейнівської конденсації]], (хоча до того часу вже виникали спроби пояснити надплинність таким чином), бо вважалося, що активна взаємодія атомів гелію між собою робить конденсацію неможливою<ref>[https://ufn.ru/ufn67/ufn67_11/Russian/r6711j.pdf ТЕОРИЯ СВЕРХТЕКУЧЕСТИ ГЕЛИЯ-ІІ]{{ref-ru}}</ref>, проте у 1947 році Боголюбов показав, що за деяких умов (не надто високі швидкості переміщення) цей процес є енергетично вигідним.<ref>[https://ufn.ru/ufn67/ufn67_11/Russian/r6711o.pdf К теории сверхтекучести]{{ref-ru}}</ref> Пізніше [[Річард Філіпс Фейнман|Фейнманом]] було показано, що спектр фононів не відповідає тим обмеженням, що їх вимагає теорія Ландау. <ref name="landau"/> Втім, ідея Ландау про те, що Гелій складається з нормальної і надплинної компоненти і створена їм для опису цієї системи дворідинна гідродінамікагідродинаміка є феноменологічно вірною і використовується і зараз. За свої роботи, присвячені рідкому гелію, Ландау отримав у 1962 році нобелівську премію.