Физики впервые измерили две скорости звука в сверхтекучей пленке
Европейские физики впервые экспериментально подтвердили наличие двух скоростей звука в двумерной сверхтекучей жидкости. Эти данные показывают, что двухжидкостная модель работает не только для трехмерных сверхтекучих жидкостей, но и для двумерных, пишут ученые в Nature.
Одна из физических моделей для описания сверхтекучего гелия-II — двухжидкостная модель. По этой модели, при температуре выше абсолютного нуля, но ниже критической температуры гелий состоит их двух компонентов, находящихся в термодинамическом равновесии. Первый компонент — это сверхтекучая фаза, которая находится в квантово-коррелированном состоянии и течет без трения. Второй компонент — нормальная вязкая жидкость. Наличие двух жидкостей приводит к тому, что у такой среды и скорости звука — тоже две. В обычной трехмерной сверхтекучей жидкости быстрая звуковая волна — это обычная волна плотности, а медленная — с энтропийная волна (хотя в общем случае такое разделение выполняется не всегда). Эту модель с двумя скоростями звука ученые многократно подтверждали экспериментально и для жидкого гелия, и для газов ультрахолодных атомов.
Считается, что аналогичная ситуация должна наблюдаться и для двумерного случая. Из-за тепловых флуктуаций нужный для сверхтекучести дальний порядок в пленках не возникает, но квантовая корреляция (и соответственно, сверхтекучее состояние) появляется в результате фазового перехода Березинского — Костерлица — Таулеса бесконечного порядка. Теория предсказывает, что после этого перехода у двумерной сверхтекучей жидкости тоже должно быть