Проникновение квантовых вихрей, генерируемых гравитационно-капиллярными волнами в объём сверхтекучего He-II

Исследовано проникновение квантовых вихрей от поверхности в объём сверхтекучего гелия He-II при температуре $T = 1.5\,$К и $T = 1.7\,$К. Квантовые вихри под поверхностью гелия He-II формируются при распространении волн на поверхности жидкости частотой $f = 49.9\,$Гц ($\lambda = 0.2\,$см) и амплитудой $h = 0.07\,$см, выше некоторой критической $h_{thr} = 0.025\,$ см [1]. Генерацию квантовых вихрей регистрировали по отклонению тока инжектированных отрицательных зарядов, движущихся под поверхностью в прижимающем электрическом поле и взаимодействующих с захваченными вихрями зарядами. Глубину расположения двумерного слоя зарядов под поверхностью изменяли вариацией напряженности прижимающего электрического поля. Заряды двигаются вблизи поверхности жидкости [2] на расстоянии $z_0$, определяемой формулой: $$ z_0={\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left[\frac{e\mathrm{(}\varepsilon \mathrm{-}\mathrm{1)}}{E_{\mathrm{\bot }}\varepsilon \mathrm{(}\varepsilon \mathrm{+1)}}\right]}^{{1}/{2}} $$

Из экспериментов видно, что основная плотность квантовых вихрей сосредоточена в узком слое жидкости (не более 50 нанометров). Учитывая, что квантовые вихри являются топологическими дефектами, можно также полагать, что вихри представляют собой полупетли, начинающиеся и заканчивающиеся на поверхности сверхтекучего гелия.

Рис. 1. Отклонение токов $|\Delta I_0|$ на центральном сегменте коллектора при изменении расстояния от квазидвумерного заряженного слоя до поверхности жидкого гелия z_0. Температуры измерений $T = 1.5\,$К, $1.7\,$К и $2.7\,$К.

 

Работа выполнена в рамках гранта РНФ №23-72-30006.

Список литературы

1. Selin P.G., Remizov I.A., Sultanova M.R., Lebedeva E.V., Levchenko A.A., Mezhov-Deglin L.P. // JETP Letters –2025. – V. 122. – PP. 178–183;
2. Шикин В.Б. // УФН – 1994. – №164. – C. 995–997.