stringtranslate.com

Ротон

Дисперсионное соотношение ротона, показывающее энергию квазичастицы E(p) как функцию импульса p. Квазичастица с импульсом, сгенерированным в локальном минимуме энергии, называется ротоном.

В теоретической физике ротон — элементарное возбуждение, или квазичастица , наблюдаемое в сверхтекучем гелии-4 и конденсатах Бозе-Эйнштейна с дальнодействующими дипольными взаимодействиями или спин-орбитальной связью . Дисперсионное соотношение элементарных возбуждений в этой сверхтекучей жидкости показывает линейное увеличение от начала координат, но демонстрирует сначала максимум, а затем минимум энергии по мере увеличения импульса . Возбуждения с импульсами в линейной области называются фононами ; те, у которых импульсы близки к минимуму, называются ротонами. Возбуждения с импульсами вблизи максимума называются максонами .

Термин «ротоноподобный» также используется для предсказанных собственных мод в 3D- метаматериалах с использованием связи за пределами ближайшего соседа. [1] [2] Наблюдение такого «ротоноподобного» дисперсионного соотношения было продемонстрировано в условиях окружающей среды как для волн акустического давления в метаматериале на основе каналов на звуковых частотах, так и для поперечных упругих волн в микромасштабном метаматериале на ультразвуковых частотах. [3]

Модели

Первоначально спектр ротонов был феноменологически введен Львом Ландау в 1947 году. [4] В настоящее время существуют модели , которые пытаются объяснить спектр ротонов с разной степенью успешности и фундаментальности. [5] [6] Требование к любой модели такого рода заключается в том, что она должна объяснять не только форму самого спектра, но и другие связанные с ним наблюдаемые величины, такие как скорость звука и структурный фактор сверхтекучего гелия-4 . Для изучения спектра ротонов была проведена микроволновая и брэгговская спектроскопия гелия. [7]

Конденсация Бозе-Эйнштейна

Конденсация Бозе-Эйнштейна ротонов также была предложена и изучена. [8] Ее первое обнаружение было сообщено в 2018 году. [9] При определенных условиях минимум ротонов приводит к образованию кристаллической твердой структуры, называемой суперсолидом , как показано в экспериментах 2019 года. [10] [11] [12]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Ван, Кэ; Чэнь, И; Кадич, Муамер; Ван, Чанго; Вегенер, Мартин (24 мая 2022 г.). «Нелокальная инженерия взаимодействия двумерных ротоноподобных дисперсионных соотношений в акустических и механических метаматериалах». Communications Materials . 3 (1): 35. Bibcode : 2022CoMat...3...35W. doi : 10.1038/s43246-022-00257-z . S2CID  248991736.
  2. ^ Чен, Йи; Кадич, Муамер; Вегенер, Мартин (2 июня 2021 г.). «Ротонноподобные акустические дисперсионные соотношения в трехмерных метаматериалах». Nature Communications . 12 (1): 3278. Bibcode :2021NatCo..12.3278C. doi :10.1038/s41467-021-23574-2. PMC 8172548 . PMID  34078904. 
  3. ^ Иглесиас Мартинес, Хулио Андрес; Гросс, Майкл Фиделис; Чен, И; Френцель, Тобиас; Лауд, Винсент; Кадич, Муамер; Вегенер, Мартин (3 декабря 2021 г.). «Экспериментальное наблюдение ротоноподобных дисперсионных соотношений в метаматериалах». Достижения науки . 7 (49): eabm2189. Бибкод : 2021SciA....7.2189I. doi : 10.1126/sciadv.abm2189. ISSN  2375-2548. ПМЦ 8635434 . ПМИД  34851658. 
  4. ^ Ландау, Л. Д. (1947). К теории сверхтекучести гелия II. Успехи физических наук, 11(1), 91.
  5. ^ Bisset, RN; Blakie, PB (26 июня 2013 г.). «Отпечатки ротонов в диполярном конденсате: суперпуассоновский пик во флуктуациях атомного числа». Phys. Rev. Lett . 110 (26): 265302. arXiv : 1304.3605 . Bibcode : 2013PhRvL.110z5302B. doi : 10.1103/PhysRevLett.110.265302. PMID  23848891. S2CID  24788775.
  6. ^ Blakie, PB; Baillie, D.; Bisset, RN (15 августа 2012 г.). "Roton spectoscopy in a harmonically trapped dipolar Bose–Einstein condensate". Phys. Rev. A. 86 ( 2): 021604. arXiv : 1206.2770 . Bibcode : 2012PhRvA..86b1604B. doi : 10.1103/PhysRevA.86.021604. S2CID  119285430.
  7. ^ Рыбалко, А.; Рубец, С.; Рудавский Э.; Тихий, В.; Полуектов Ю.; Головащенко Р.; Деркач В.; Тарапов С.; Усатенко О. (4 ноября 2009 г.). «Микроволновая спектроскопия конденсированного гелия на ротонной частоте». Журнал физики низких температур . 158 (1–2): 244–249. Бибкод : 2010JLTP..158..244R. дои : 10.1007/s10909-009-0025-6. S2CID  120191282.
  8. ^ Glyde, Henry R. (декабрь 1993 г.). «Роль конденсата в существовании фононов и ротонов». Journal of Low Temperature Physics . 93 (5–6): 861–878. Bibcode : 1993JLTP...93..861G. doi : 10.1007/BF00692035. S2CID  122151606.
  9. ^ Chomaz, L. (2018). «Наблюдение за популяцией ротонных мод в дипольном квантовом газе». Nature Physics . 14 (5): 442–446. arXiv : 1705.06914 . Bibcode :2018NatPh..14..442C. doi :10.1038/s41567-018-0054-7. PMC 5972007 . PMID  29861780. 
  10. ^ Доннер, Тобиас (3 апреля 2019 г.). «Диполярные квантовые газы становятся сверхтвердыми». Физика . 12 : 38. Bibcode : 2019PhyOJ..12...38D. doi : 10.1103/Physics.12.38 .
  11. ^ «Три группы независимо друг от друга показали, что дипольные квантовые газы поддерживают состояние свойств сверхтвердого тела».
  12. ^ Хенкель, Н.; Нат, Р.; Поль, Т. (11 мая 2010 г.). «Трехмерные ротонные возбуждения и формирование сверхтвердого тела в ридберговски-возбужденных конденсатах Бозе-Эйнштейна». Physical Review Letters . 104 (19): 195302. arXiv : 1001.3250 . Bibcode :2010PhRvL.104s5302H. doi :10.1103/PhysRevLett.104.195302. PMID  20866972. S2CID  14445701.

Библиография