Яков Смородинский - Воспоминания о Л. Д. Ландау

Тут можно читать онлайн Яков Смородинский - Воспоминания о Л. Д. Ландау - бесплатно полную версию книги (целиком) без сокращений. Жанр: Биографии и Мемуары, издательство Наука, год 1988. Здесь Вы можете читать полную версию (весь текст) онлайн без регистрации и SMS на сайте лучшей интернет библиотеки ЛибКинг или прочесть краткое содержание (суть), предисловие и аннотацию. Так же сможете купить и скачать торрент в электронном формате fb2, найти и слушать аудиокнигу на русском языке или узнать сколько частей в серии и всего страниц в публикации. Читателям доступно смотреть обложку, картинки, описание и отзывы (комментарии) о произведении.

Яков Смородинский - Воспоминания о Л. Д. Ландау краткое содержание

Воспоминания о Л. Д. Ландау - описание и краткое содержание, автор Яков Смородинский, читайте бесплатно онлайн на сайте электронной библиотеки LibKing.Ru
В статьях сборника представлены воспоминания о крупнейшем советском физике-теоретике, лауреате Нобелевской премии, академике Л. Д. Ландау (1908—1968). Воспоминаниями делятся ученики и друзья Л. Д. Ландау. Часть материалов публикуется впервые.
Издание рассчитано на физиков, историков науки и широкий круг читателей.

Воспоминания о Л. Д. Ландау - читать онлайн бесплатно полную версию (весь текст целиком)

Воспоминания о Л. Д. Ландау - читать книгу онлайн бесплатно, автор Яков Смородинский
Тёмная тема
Сбросить

Интервал:

Закладка:

Сделать

Отсюда Капица сделал смелый вывод, что в действительности гелий II течет как жидкость, вообще не имеющая вязкости, и предложил назвать это явление сверхтекучестью. Тогда же им было высказано предположение, что «сверхтеплопроводность» жидкого гелия представляет собой в действительности не его первичное свойство, а является следствием сверхтекучести, приводящей к легкому возникновению конвективных потоков.

Рис 1 Прибор для исследования тепловой струи в жидком гелии Сосуд 1 и - фото 34
Рис. 1. Прибор для исследования тепловой струи в жидком гелии
Сосуд 1 и соединенный с ним капилляр 2 образуют маленький дюаровский сосуд (с общей длиной около 9 см). Внутри сосуда находится нагреватель. Перед открытым концом капилляра висит легкое крылышко 3 на балансире 4, подвешенном на кварцевой нити. Сосуд заполнен жидким гелием, и вся система погружена в жидкий гелий. При нагревании жидкости в сосуде крылышко отклоняется
Рис 2 Прибор для исследования реактивной струи Миниатюрный дюаровский сосуд - фото 35
Рис. 2. Прибор для исследования реактивной струи
Миниатюрный дюаровский сосуд 1 (около 2 см длиной и весом около 0,2 г) вместе с противовесом 2 подвешен на кварцевой нити. Во внутренней полости сосуда находится нагреватель, а полость заканчивается тонким капилляром. Перед открытым концом капилляра может устанавливаться экран 3. При нагревании гелия в сосуде последний испытывает реактивную силу, которая, однако, исчезает при установке экрана

В последующие несколько лет П. Л. Капица провел обширное экспериментальное исследование механизма теплопередачи в жидком гелии в свете его сверхтекучести. Эти исследования привели к установлению основных свойств данного явления и дали надежное основание для построения теории сверхтекучести.

Упомянем здесь лишь некоторые из наиболее наглядных опытов. Было обнаружено, что если перед отверстием сосуда, наполненного жидким гелием (и погруженного в жидкий гелий), подвесить легкое крылышко, то при нагревании гелия в сосуде крылышко отклоняется (рис. 1). Тем самым непосредственно доказывается связь процесса теплопередачи в гелии с возникновением движения в нем. Но это движение имеет весьма парадоксальный характер: пз отверстия вырывается струя жидкости, отклоняющая крылышко, и в то же время количество жидкости в сосуде не меняется, он остается полным. Таким образом, необходимо было предположить, что одновременно с вытекающей струей имеет место также и какой-то «противоток» жидкости. Однако не менее парадоксальным представлялся и другой аспект этого явления. Опыт показал, что вытекающая из отверстия струя жидкости оказывает на сосуд реактивное действие (рис. 2). Реактивная сила исчезла, когда перед отверстием устанавлпвалась жестко скрепленная с сосудом заслонка, принимавшая на себя удар струи. Дело обстоит так, как если бы втекающий «противоток» сам по себе никакого механического воздействия на сосуд не оказывал.

Мы описалп выше основной опыт Капицы, приведший к открытию сверхтекучести. Но примерно в то же время исследователи в Торонто и Лейдене измеряли вязкость жидкого гелия другим способом. Подвешенный в жидкости цилиндр (или диск) совершал крутильные колебания вокруг своей осп, и мерой вязкости жидкости служило трение, приводящее к торможению колебаний. При этом у гелия II была обнаружена хотя и небольшая, но вполне измеримая вязкость. Между тем у всякой обычной жидкости оба опыта должны были бы привести к одинаковому результату.

СОЗДАНИЕ Л. Д. ЛАНДАУ ТЕОРИИ СВЕРХТЕКУЧЕСТИ

Таковы основные факты, которые предстояло теоретически объяснить. Это было сделано в 1940—1941 гг. Львом Давидовичем Ландау, создавшим последовательную теорию сверхтекучести, основанную на принцппах квантовой механики. Замечательна та полнота, с которой эта теория была создана с самого начала: уже в первой статье Ландау содержатся почти все основные идеи как микроскопической теории жидкого гелия, так и построенной на ее основе макроскопической теории — термодинамики и гидродинамики этой жидкости.

В основе теории Ландау лежит представление об элементарных возбуждениях пли «квазичастицах» как носителях тепловой энергии жидкости. Читателям «Природы» это понятие известно из ряда уже публиковавшихся в этом журнале статей [83] См., например: Природа. 1958. № 5. С. 11—20. . Поэтому здесь будет достаточно лишь напомнить, что квазичастица — чисто квантовое понятие, с помощью которого в квантово-механической картине описывается коллективное движение атомов тела. Так, вместо классического представления о звуковых волнах в жидкости возникает представление о квазичастицах-фононах, т. е. «квантах звука» (подобно тому как классическая картина электромагнитных волн заменяется в квантовой теории картиной световых квантов — фотонов). Каждая квазичастица обладает определенной энергией ε и определенным импульсом р; о зависимости ε от р говорят как об энергетическом спектре тела. Это основная характеристика макроскопического тела в квантовой теории.

Рис 3 Энергетический спектр жидкого гелия По оси ординат отложена энергия ε - фото 36
Рис. 3. Энергетический спектр жидкого гелия
По оси ординат отложена энергия ε кзазичастицы (измеренная в абсолютных градусах), а по оси абсцисс — величина р/ħ ее импульса (цифры на оси — значения величины р/ħ в обратных ангстремах). Начальный линейный участок — фононы, участок вблизи минимума кривой — ротоны. Точки на кривой — результаты измерений по рассеянию нейтронов

Именно Ландау впервые поставил вопрос об энергетическом спектре макроскопического тела в таком наиболее общем виде, и он же нашел характер спектра для квантовой жидкости того сорта, каким является жидкий гелий. Основные свойства этого спектра были указаны уже в работе 1941 г., а окончательный его вид установлен через несколько лет, в 1947 г.

На рис. 3 изображен знаменитый график энергетического спектра жидкого гелия. Его начальная, прямолинейная часть отвечает зависимости ε = up , где u — скорость звука; это — фононы. Квазичастицы, отвечающие участку кривой вблизи ее минимума, названы ротонами. Фундаментальное значение имеет факт существования на графике начального линейного участка, выходящего из начала координат под конечным углом. Именно это обстоятельство и приводит, как показал Ландау, к свойству сверхтекучести жидкости. Установление вида энергетического спектра жидкого гелия, исходя из одних только общих соображений и косвенных экспериментальных данных, — триумф научной интуиции и силы научного воображения.

Читать дальше
Тёмная тема
Сбросить

Интервал:

Закладка:

Сделать


Яков Смородинский читать все книги автора по порядку

Яков Смородинский - все книги автора в одном месте читать по порядку полные версии на сайте онлайн библиотеки LibKing.




Воспоминания о Л. Д. Ландау отзывы


Отзывы читателей о книге Воспоминания о Л. Д. Ландау, автор: Яков Смородинский. Читайте комментарии и мнения людей о произведении.


Понравилась книга? Поделитесь впечатлениями - оставьте Ваш отзыв или расскажите друзьям

Напишите свой комментарий
x