Введение к работе
Актуальность исследования.
Открытие сверхтекучести 3Не в 1971г. привело к возникновению новой области теоретических и экспериментальных исследований. Эта область развивается в тесной взаимосвязи с другими направлениями физики, например физикой сверхпроводников с нетривиальным спариванием, релятивистской квантовой теорией поля. Параметр порядка в 3Не описывается комплексной матрицей 3x3, т.е. восемнадцатью вещественными параметрами, что приводит к многообразию сверхтекучих фаз и разнообразию их свойств.
В 80-е годы при исследовании магнитных свойств 3Не был открыт новый тип сверхтекучести — магнитная сверхтекучесть, т.е. возможность переноса намагниченности без потери энергии. Важнейшим свойством магнитно сверхтекучих систем является когерентная прецессия намагниченности даже в неоднородном внешнем магнитном поле [1, 2]. Это явление аналогично фазовой когерентности в обычных сверхпроводниках и сверхтекучих жидкостях.
Для магнитно сверхтекучих систем были предсказаны теоретически и наблюдались экспериментально различные аналоги явлений в обычных сверхпроводниках; критический сверхтекучий спиновый ток и проскальзывание фазы, эффект Джозефсона на спиновом токе, возникновение спиновых вихрей и др. В диссертации исследуется эффект, характерный для систем со спиновой сверхтекучестью — влияние епшг-орбитального взаимодействия с внешним электрическим полем на протекание спиновых токов.
В настоящее время интенсивно ведутся исследования магнитных свойств ферми-жидкостей: спиновой диффузии, нелинейной спиновой динамики, транспортных свойств поляризованных систем. Недавно были открыты [3] когерентно пренессирующие спиновые структуры в нормальной и сверх-
текучей ферми-жидхости в бесстолкновительной области. Теоретические исследования в гидродинамической области в сверхтекучей жидкости проводятся на основе уравнении Леггетта [4], а в бесстолкновительной режиме в однородном случае — на основе уравнений Леггетта-Такаги [5]. Однако вопрос об уравнениях для жидкости в неоднородных внешних условиях до настоящего времени оставался открытым. Вывод этих уравнений являлся одной из целей диссертации.
При исследовании сверхтекучих фаз часто приходится изучать особенности в распределении параметра порядка. Точное описание таких особенностей обычно затруднено, и представляет интерес вопрос об их возможных типах. Для исследования и классификации дефектов в последнее время часто используются методы гомотопической топологии [б], получившие широкое применение в различных областях физики конденсированного состояния, в космологии и т.д. Эти методы сводят сложный вопрос о пространственной зависимости параметра порядка к изучению алгебраических структур в гомотопических группах.
Методы теории гомотошш позволяют классифицировать особенности различной размерности: нульмерные (локализованные в пространстве), линейные или плоские. При пересечении двух дефектов может возникать особенность меньшей размерности, топология которой тесно связана с топологией породивших ее дефектов. Одной из целей работы являлось исследование такой ситуации в связи с экспериментами, проводившимися во вращающемся криостате с 3Не-А
Научная новизна.
1 .Изучен новый механизм взаимодействия электрического поля с параметром порядка в 3Не. Исследовано влияние электрического поля на протекание спиновых токов.
2.Рассмотрена возможность возбуждения коллективных мод в сверхтекучек жидкости электрическим полем.
З.Выведены уравнения спиновой динамики сверхтекучей ферми-жидкости с нетривиальным спариванием в неоднородных внешних условиях за пределами гидродинамической области, являющиеся обобщением уравнений Леггетта для нормальной жидкости и уравнений Леггетта-Такаги для сверхтекучей жидкости.
4.Найдена гамильтонова структура уравнений Леггетта спиновой динамики нормальной ферми-жидкости. Предложено обобщение гамильтонова подхода к спиновой динамике на область температур, близких к температуре перехода.
5.Найдена и исследована новая когерентно прецессирую-щая спиновая структура в сверхтекучем лНе-В.
б.Исследован вопрос о конкуренции сверхтекучих и ферми-жидкостных спиновых токов и областях существования различных когерентно нрецессирующих структур.
Т.Изучает.ся топология пересечения одномерного и двумерного дефектов — доменной стенки и решетки несингулярных вихрей в 3Не-А
Практическая и теоретическая ценность работы.
Полученные в работе результаты могут послужить основой для экспериментальных исследований по спиновой сверхтекучести в электрическом поле.
Полученные уравнения можно применять для исследования спиновой динамики сверхтекучего 3Не во всей области температур и давлений, в том числе в неоднородных внешних условиях. Выведенные приближенные уравнения позволяют использовать численные и аналитические методы для исследования недавно открытых спиновых структур, существующих вблизи температуры перехода.
Структура диссертации. Работа состоит из введения, трех частей, заключения и списка литературы.
