Когерентно прецессирующие состояния половинной и удвоенной намагниченности в сверхтекучих фазах жидкого 3Не Сурамлишвили, Нугзар Гивиевич

Введение к работе

Актуальность темы

При температурах ниже 2,7мк в жидком ³Не образуется конденсат куперовских пар фермиевских квазичастиц наподобие того, как это происходит в системе электронов проводимости в металлах при переходе в сверхпроводящее состояние. Переход в сверхпроводящее состояние есть результат синглетного по спину куперовского спаривания, тогда как возникновение сверхтекучих фаз ³Не обусловлено спариванием в состоянии с суммарным спином S=1 и внутренним орбитальным моментом 1_=1 (в единицах й). Это приводит к довольно сложной структуре параметра порядка сверхтекучих фаз ³Не. В следствие этого их физические свойства сочетают в себе характерные особенности сверхтекучего состояния, антиферромагнитного тела и жидкого кристалла.

Уравнения динамики магнитной системы низкотемпературных фаз ³Не, т.н. уравнения Леггета, описывают взаимосвязанные движения намагниченности и спиновой части параметра порядка. В сильных магнитных полях, при выполнении определенных условий, между этими движениями осуществляются разные режимы резонансов, число которых зависит от аналитического вида потенциала диполь-дипольного взаимодействия между магнитными моментами атомов ³Не. Режим резонанса определяется отношением модуля намагниченности к ее равновесной величине при фиксированном значении внешнего магнитного поля. В течении многих лет основным обьектом исследования был резонансный случай с равновесным значением модуля намагни-

ценности. В 1980 году Г. Е. Вачнадзе (Г. Е. Гургениш-вили), А. Д. Гонгадзе и Г. А. Харадзе впервые показали, что в А-фазе жидкого ³Не существует еще один резонансный режим прецессии намагниченности. В этом режиме модуль намагниченности равен половине своего равновесного значения. В дальнейшем, в 1992 году, Г. Е. Вачнадзе и Г. А. Харадзе показали возможность реализации режима прецессии половинной и удвоенной намагниченности в В-фазе жидкого ³Не. Эти необычные режимы прецессии оказались весьма привлекательными и вызвали большой интерес. Этот интерес особенно возрос после экспериментального подтверждения теоретического предсказания о существовании прецессии половинной намагниченности в В-фазе жидкого ³Не.

Куперовский конденсат с триплетным спариванием является сложной и своебразной субстанцией. Исследавание свойств этой субстанции ведется весьма интенсивно. Однако картина физических свойств куперовского конденсата с триплетным спариванием еще далека от полного завершения. В этом направлении остались довольно много проблем. Некоторые из этих проблем и составляют основной предмет исследования представленной диссертации. Поэтому тематика диссертации является вполне актуальной.

Основная цель работы:

Изучение формирования стабильных спин-орбитальных конфигураций стационарно прецессирующих состояний половинной и удвоенной намагниченности в ³Не-В при наличии внешних факторов в виде спектроскопической энергии и энергии противотоков; исследование устойчивости однородной прецессии поло-

винной и удвоенной намагниченности относительно длинновольновых возмущений в ³Не-В; изучение колебаний малой амплитуды, которые реализуются на фоне однородной прецессии половинной намагниченности в ³Не-В; выяснение закономерностей стационарно прецессирующих состояний половинной намагниченности в А-фазе ³Не и в твердой антиферромагнитной и202-фазе твердого ³Не.

На защиту выносятся следующие основные

результаты:

1. Установлены стабильные спин-орбитальные конфи
гурации прецессирующих состояний половинной на
магниченности в ³Не-А, в ³Не-В и в ³He-U2D2 и удвоенной
намагниченности в ³Не-В при наличии спектроско
пической энергии.

1. Построена фазовая диаграмма прецессирующих состояний с половинной и удвоенной намагниченностью ³Не-В при наличии спектроскопической энергии и энергии сверхтекучих противотоков.

2. Установлен критерий устойчивости однородной прецессии половинной намагниченности относительно длинноволновых возмущений в ³Не-В, в ³Не-А и в ³Не-U2D2.

4. Построен спектр продольных и поперечных колебаний
малой амплитуды на фоне стационарной прецессии
половинной намагниченности в ³Не-В.

Научная новизна и практическое значение

Построена фазовая диаграмма стабильных когерентно прецессирующих состояний половинной и удвоенной намагниченности в ³Не-В. Показано, что при изменении соответствующих параметров между состояниями осуществляются переходы, которые можно трактовать как фазовые переходы первого рода.

Для различных состояний половинной намагниченности в ³Не-А, в ³Не-В и в ³He-U2D2 дано графическое представление свободной энергии как функции параметра, характеризующего внешний фактор в виде спектроскопической энергии. Графики позволяют определить те значения указанного параметра, для которых преце-ссирующие состояния являются стабильными.

На плоскости (s_z, l_z), где s_z, и l_z - проекции намагниченности и орбитального момента на направление внешнего магнитного поля, определены области устойчивости однородной прецессии половинной намагниченности относительно длинноволновых флуктуации в ³Не-В, в ³Не -Айв ³He-U2D2 и удвоенной намаг-ничеености в ³Не-В.

Установлен спектр спиновых колебаный малой амплитуды на фоне стационарной прецессии половинной намагниченности в ³Не-В и показано существование полуцелых мод.

Работа имеет как теоретическое, так и практическое значение. Она содержит сведения, которые могли бы оказатся полезными для экспериментальных исследований, и выводы, которые доступны для опытной проверки. Следует заметить, что теоретическое предсказание существования полуцелых мод в ³Не-В, уже нашло экспериментальное подтверждение.

Публикации и апробация работы

По теме диссертации выполнены 4 научные работы. Основные результаты, изложенные в диссертации, докладывались на международной конференции по Физике Квантовых Жидкостьей и Твердых тел в Париже в июле 1997года.

Структура и объем диссертации.