Рассеяние фононов на квантованных вихрях при квазиустойчивом ламинарном режиме течения сверхтекучего гелия

Abstract

Проведены экспериментальные исследования коэффициента сопротивления квазиустойчивому ламинарному потоку сверхтекучего Нe II при колебаниях кварцевого камертона, погруженного в жидкость при температуре 140 мК. В результате анализа различных аддитивных вкладов в значение коэффициента сопротивления установлен вклад от процесса баллистического рассеяния фононов на квантованных вихрях сверхтекучего гелия при малых амплитудах колебаний ножек камертона, который при увеличении амплитуды этих колебаний и количества квантованных вихрей сменяется новым процессом. Показано, что наблюдаемые экспериментальные зависимости коэффициента сопротивления от скорости потока жидкости могут быть объяснены многократным рассеянием фононов, которое ранее в качестве диссипационного механизма не предлагалось. Построена зависимость эффективного сечения процесса много-кратного рассеяния фононов от скорости колебаний ножек камертона.

Проведено експериментальні дослідження коефіцієнта опору квазістійкому ламінарному потоку надплинного Нe II при коливаннях кварцевого камертона, зануреного в рідину при температурі 140 мК. У результаті аналізу різних адитивних внесків у значення коефіцієнта опору встановлено внесок від процесу балістичного розсіювання фононів на квантованих вихорах надплинного гелію при малих амплітудах коливань ніжок камертона, який при збільшенні амплітуди цих коливань та кількості квантованих вихорів переміняється новим процесом. Показано, що спостережені експериментальні залежності коефіцієнта опору від швидкості потоку рідини можуть бути пояснено багаторазовим розсіюванням фононів, що раніше в якості дисіпаційного механізму не пропонувалося. Побудовано залежність ефективного перетину процесу багаторазового розсіювання фононів від швидкості коливань ніжок камертона.

Experimental studies are carried out of the resistance coefficient in a quasi-stable laminar flow of superfluid He II under vibrations of a quartz tuning fork immersed in a liquid at a temperature of 140 mK. As a result of the analysis of various additive contributions to the value of the resistance coefficient, a contribution is established from the process of ballistic phonon scattering on quantized vortices of superfluid helium at small oscillation amplitudes of the tuning fork legs, which, with an increase in the amplitude of these oscillations and the number of quantized vortices, is replaced by a new process. It is shown that the observed experimental dependences of the resistance coefficient on the fluid flow velocity can be explained if this process consists in multiple phonon scattering, which was not previously proposed as a dissipation mechanism. The dependence of the effective cross section of the multiple scattering process on the velocity of oscillation of the tuning fork legs is constructed.