Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
JJun.: Форстер Д., Гидродинамические флуктуации, нарушенная симметрия и корреляционные функции, пер. с англ., М., 1980. Ю. Г. Рудой.
СПЙНОВАЯ СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ — совокупность явлений, связанных с существованием бездиссипативного механизма переноса намагниченности в сверхтекучем 3He. При переходе в сверхтекучее состояние атомы 3He образуют конденсат из куперовских пар в состоянии с полным спином 5 — 1 (см. Гелий жидкий, Сверхтекучесть). Поэтому параметр порядка 3He содержит угл. переменные ф, описывающие ориентацию системы спинов куперовских пар. Энергия системы ие зависит ни от фазы волн ф-ции конденсата, ии от этих угл. переменных. Такое вырождение состояний в случае возникновения градиента к.-л. из углов ф приводит к появлению спинового сверхтока I(Mi) ~ уф, где M1 — ком-
понента намагниченности I = х, у, z. Спиновый сверхток в сверхтекучем 3He представляет собой встречное гидродииамич. течение двух взаимопроникающих сверхтекучих жидностей с противоположно направленными спинами куперовских пар, не сопровождающееся переносом массы *
С. с. была обнаружена в экспериментах по ЯМР в сверхтекучем 3He-В (А. С. Боровик-Ромаиов, Ю. М. Буньков, В. В. Дмитриев, Ю. М. Мухарский, 1984—88) и теоретически исследована в работах И. А. Фомина (1984—88). В условиях ЯМР в качестве параметра порядка в 8He — В удобно выбрать матрицу трёхмерных вращений RiJt, параметризуемую тремя углами Эйлера а, р, у. Если внеш. поле H направлено вдоль оси г, то углы аир определяют направление прецессирую-щей намагниченности Af, а угол у — вращение спиновой системы вокруг Af. Угол р между Af и H определяет величину проекции намагниченности Mz, а угол а — фазу прецессии Af вокруг Н. Система вырождена по углу а, к-рый можно рассматривать как фазу параметра порядка.
Экспериментально сверхтекучий ток проекции намагниченности Mz наблюдался как вдоль приложенного поля Н, когда градиент фазы создавался за счёт продольного градиента поля, так и перпендикулярно H по капилляру, соединявшему две эксперим. камеры, в к-рых ЯМР возбуждался от независимых генераторов на одной частоте, но с разными фазами.
Возможность эксперим. наблюдения С. с. методом ЯМР в 3He—В связана с наблюдаемой в ием характерной особенностью зависимости частоты ЯМР а) от угла р: яри 0 < р ^ P0= arccos(—7-і) частота (о ие зависит от р, а при р > P0 начинает резко расти. Эта особенность и существование С. с. приводят к тому, что при возбуждении ЯМР радиочастотным полем с частотой в объёме 3He—В, помещённом в неоднородное магн. поле, этот объём разбивается на два домена; в области сильного поля (H > to/v, у — гиромагнитное отношение) прецессия ие возбуждается вовсе и р = 0, в поле H < ^ со/у возбуждается прецессия иа общей частоте и с общей фазой прецессии а, определяемой генератором. При этом иа границе между доменами угол P — Po и нарастает в области более слабого поля, называемой однородно прецессирующимдо-м е н о м.
Для С. с. имеет место весь комплекс явлений, характерных для обычной сверхтекучести: четвёртый
звук, ограничение величины сверхтекучего переноса намагниченности — критич. спиновый ток с образованием центров проскальзывания фазы, стационарный и нестационарный эффекты Джозефсона, квантование циркуляции сверхтекучей скорости и образоваіние квантованных спиновых вихрей. В отличие от обычной сверхтекучести и сверхпроводимости, где фаза конденсата ненаблюдаема, фаза прецессии наблюдаема. Поэтому удаётся измерить разность фаз иа концах канала, сброс фазы при одиом акте проскальзывания, а также точную локализацию центра проскальзывания фазы и распределение фазы по каналу.
В отличие от обычной сверхтекучести, в 3He-S наряду с бездкссипативным переносом намагниченности, возникающим вследствие образования когерентного состояния, при иаличйи градиентов углов аир обязательно присутствуют н диффузионные диссипативные спиновые потоки. Спиновая диффузия, а также др. механизмы диссипации приводят к несохранеиию параллельной полю компоненты намагниченности, что соответствовало бы иесохранению массы сверхтекучей компоненты в 4He или несохранению заряда в сверхпроводниках.
Явление С. с. возможно не только в сверхтекучем 3He—В, ио и в антиферромагнетиках, релятивистские взаимодействия в к-рых сохраняют вырождение по относит, фазе прецессии намагниченности подрешёток.
Лит.: Фомин И. А., Стационарный спиновый сверхток в *Не—В, «ЖЭТФ», 1988, т. 94, с. Н2; Fomin I. A., Spin currents in superfluid *He, «Physlca В», 1991, v. 169, p. 153; Borovik-Romanov A. S. и др., NMR and magnetic «upercurrent in *He—B, «Physlca Scripta»* 1991, т. T35, p. 136.
А. С. Борoeun-Романов, В. П. Минеев. СПЙНОВАЯ ТЕМПЕРАТУРА — термодинамич. величина, характеризующая состояние внутр. квазиравио-весия в подсистеме спиновых степеней свободы вещества. Наиб, распространение понятие С. т. получило при описании электронных и ядериых парамагнетиков. В этом случае С, т. Ts определяет вероятность Wi нахождения системы частиц, обладающих спином, в стационарном состоянии с энергией Ji:
(1)
где Z — статистич. сумма. Соотношение (1) аналогично обычному каноническому распределению Гиббса, однако
