Мы уже сообщали о наблюдении перехода твердого гелия в сверхтекучее состояние , однако еще оставались возможности для иных интерпретаций результатов экспериментов. И вот появились новые подтверждения - эффект действительно существует.

Рис.1. Схема крутильного маятника. Гелий заполняет цилиндрическую область с внешним диаметром 10 мм, толщиной стенок 0.63 мм и высотой 5 мм (в контрольном эксперименте цилиндрическая полость разделена барьером).

Первые результаты были получены при исследовании гелия в узких порах с диаметром всего лишь 7 нм, что допускало иную трактовку экспериментальных данных, а именно – сверхтекучесть в слое жидкого гелия, адсорбированного на поверхности пор. Чтобы прояснить истину, ученые в новой серии экспериментов продемонстрировали на сей раз сверхтекучесть макроскопических объемных образцов твердого гелия, доказав тем самым, что она является свойством, внутренне присущим твердой фазе. В этих экспериментах был использован сверхчистый ⁴He с примесью ³He не выше 3 10^-7. Его закачивали в цилиндрический канал, являющийся частью крутильного маятника (Рис. 1) и переводили в твердую фазу, прикладывая давление свыше 26 бар. Переход гелия в сверхтекучее состояние приводит к резкому уменьшению момента инерции маятника и соответствующему уменьшению периода его колебаний, что легко регистрируется.

Температура перехода составляет около 250 мК, что примерно на порядок меньше температуры перехода жидкого ⁴He в сверхтекучее состояние. В контрольном эксперименте цилиндрическую полость перегораживали барьером, препятствующим движению гелия относительно стенок полости. При этом ступенька на температурной зависимости периода колебаний исчезала. Не наблюдалась она и для образцов, изготовленных из твердого ³He с чистотой 99.999%. Исследования образцов, полученных при различных давлениях (от 26 до 66 бар), позволили определить вид фазовой диаграммы гелия в координатах температура – давление (Рис. 2).

Рис.2. Фазовая диаграмма жидкого и твердого гелия.

Известно, что сверхтекучесть может как сопровождаться бозе-эйнштейновской конденсацией (газы щелочных элементов, жидкий гелий в объеме), так и обходиться без нее (квазидвумерные пленки жидкого гелия). В этой связи один из интригующих вопросов заключается в том, имеет ли бозе- эйнштейновская конденсация какое-либо отношение к сверхтекучести твердого гелия.

Источник информации - заметка в бюллетене ПерсТ, выпуск 20 за 2004 г.