Vorteksit supraneste 3He:ssa

Ensimmäiset kokeet pyörivällä 3He-supranesteellä tehtiin Espoossa 1980-luvun alussa. Niissä havaittiin selvästi, että kaksi erityyppistä kvantisoitua vorteksia esiintyy B-supratilassa [1]. Se kumpi vorteksi esiintyy, riippuu lämpötilasta ja paineesta kuten nähdään olotilakaaviosta (kuva 1). Teoreettiset laskut osoittavat, että molemmilla vortekseilla on itsestään rikkoutunut symmetria vorteksin ytimessä. Erityisesti vorteksi, joka on stabiili matalissa paineissa, on tunnistettu kaksoisydinvorteksiksi, jolla pyörähdyssymmetria vorteksiakselin suhteen on rikkoutunut [2]. Kuva 2 esittää supratilan voimakkuutta vorteksin akselia (z) vastaan kohtisuorassa (x-y) tasossa. Se on esitetty molemmille vorteksityypeille. Kaksoisydinvorteksin jakautunut ydin voidaan tulkita kahdeksi puolikvanttivorteksiksi. Näillä on läheinen yhteys ns. π-tilaan 3He:n Josephson-liitoksissa.


Tarkemmin sanottuna, kahta edellä mainittua vorteksia pitäisi kutsua massavortekseiksi koska vorteksin ympäri on massavirtaus. Massavorteksien lisäksi 3He:ssa on lisäksi spinvortekseja, joissa spin-ylös-atomit virtaavat viivan ympäri vastakkaiseen suuntaan kuin spin-alas-atomit. Tällaisia puolistabiileja vortekseja on havaittu kokeissa, joissa on tehty nopea olotilanmuutos A-tilasta B-supratilaan.

Myös A-supratilassa on useita eri vorteksityyppejä. Niiden esiintyminen riippuu olennaisesti pyöritysnopeudesta ja magneettikentästä, ja vain heikosti paineesta ja lämpötilasta.

Viite [3] on katsausartikkeli vortekseista supraneste 3He:ssa.

Viitteet

  1. O.T. Ikkala, G.E. Volovik, P.J. Hakonen, Yu.M. Bunkov, S.T. Islander, and G.A. Kharadze: NMR in rotating superfluid 3He-B, Pis'ma Zh. Eksp. Teor. Fiz. 35, 338 (1982) [JETP Lett. 35, 416 (1982)].
  2. E.V. Thuneberg: Ginzburg-Landau theory of vortices in superfluid 3He-B, Phys. Rev. B 36, 3583 (1987).
  3. O.V. Lounasmaa and E. Thuneberg: Vortices in rotating superfluid 3He, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96, 7760 (1999).
  4. Esitelmäkalvot: Vortices in superfluid 3He, (22.4.2002, E. Thuneberg, pdf-tiedosto, 292 kb)

Takaisin heliumteoriasivulle, takaisin heliumsivulle, takaisin 3He-sivulle

Home 1.11.2003, Erkki Thuneberg, Email, English