СПИНОВАЯ СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ

СПИНОВАЯ СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ

- совокупность явлений, связанных с существованиембездиссипатпвного механизма переноса намагниченности в сверхтекучем ³ Не. <При переходе в сверхтекучее состояние атомы ³ Не образуют конденсатиз куперовских пар в состоянии с полным спином S=1 (см. Гелий жидкий, <Сверхтекучесть). Поэтому параметр порядка³ Не содержитугл. переменные ф, описывающие ориентацию системы спинов куперовских пар. <Энергия системы не зависит ни от фазы волн ф-ции конденсата, ни от этихугл. переменных. Такое вырождение состояний в случае возникновения градиентак.-л. из углов ф приводит к появлению спинового сверхтока , где М _i - компонента намагниченности i = х, у, z. Спиновыйсверхток в сверхтекучем ³ Не представляет собой встречное гидродинамич. <течение двух взаимопроникающих сверхтекучих жидкостей с противоположнонаправленными спинами куперовских пар, не сопровождающееся переносом массы.

С. с. была обнаружена в экспериментах по ЯМР в сверхтекучем ³ Не-. (А. <С. Боровик-Романов, Ю. М. Буньков, В. В. Дмитриев, Ю. М. Мухарский, 1984-88)и теоретически исследована в работах И. А. Фомина (1984-88). В условияхЯМР в качестве параметра порядка в ³ Не - В удобно выбратьматрицу трёхмерных вращений ,параметризуемую тремя углами Эйлера . Если внеш. поле Н направлено вдоль оси г, то углы и определяютнаправление прецессирующей намагниченности М, а угол - вращение спиновой системы вокруг М. Угол между М и Н определяет величину проекции намагниченности М _z, аугол - фазу прецессии М вокруг Н. Система вырождена по углу ,к-рый можно рассматривать как фазу параметра порядка.

Экспериментально сверхтекучий ток проекции намагниченности M_z наблюдалсякак вдоль приложенного поля Н, когда градиент фазы создавался засчёт продольного градиента поля, так и перпендикулярно . по капилляру, <соединявшему две эксперим. камеры, в к-рых ЯМР возбуждался от независимыхгенераторов на одной частоте, но с разными фазами.

Возможность экснерим. наблюдения С. с. методом ЯМР в ³ Не-. связанас наблюдаемой в нём характерной особенностью зависимости частоты ЯМР wот угла : при частота to не зависит от , а при начинает резко расти. Эта особенность и существование С. с. приводят ктому, что при возбуждении ЯМР радиочастотным полем с частотой в объёме ³ Не- В, помещённом в неоднородное магн. поле, этот объём разбивается на двадомена: в области сильного поля (,- гиромагнитное отношение) прецессия не возбуждается вовсе и ,в поле возбуждается прецессия на общей частоте w и с общей фазой прецессии ,определяемой генератором. При этом на границе между доменами угол и нарастает в области более слабого поля, называемой однороднопрецессирующимдоменом.

Для С. с. имеет место весь комплекс явлений, характерных для обычнойсверхтекучести: четвёртый звук, ограничение величины сверхтекучего переносанамагниченности - критич. спиновый ток с образованием центров проскальзыванияфазы, стационарный и нестационарный эффекты Джозефсона, квантование циркуляциисверхтекучей скорости и образование квантованных спиновых вихрей. В отличиеот обычной сверхтекучести и сверхпроводимости, где фаза конденсата ненаблюдаема, <фаза прецессии наблюдаема. Поэтому удаётся измерить разность фаз на концахканала, сброс фазы при одном акте проскальзывания, а также точную локализациюцентра проскальзывания фазы и распределение фазы по каналу.

В отличие от обычной сверхтекучести, в ³ Не- В нарядус бездиссипативным переносом намагниченности, возникающим вследствие образованиякогерентного состояния, при наличии градиентов углов обязательно присутствуют и диффузионные диссинативные спиновые потоки. <Спиновая диффузия, а также др. механизмы диссипации приводят к несохранениюпараллельной полю компоненты намагниченности, что соответствовало бы несохранениюмассы сверхтекучей компоненты в ⁴ Не или несохранению зарядав сверхпроводниках.

Явление С. с. возможно не только в сверхтекучем ³ Не- В, нои в антиферромагнетиках, релятивистские взаимодействия в к-рых сохраняютвырождение по относит. фазе прецессии намагниченности подрешёток.

Лит.: Фомин И. А., Стационарный спиновый сверхток в ³ Не-В,«ЖЭТФ», 1988, т. 94, с. 112; F о m i n I. A., Spin currents in superfluid³He,«Physica B», 1991, v. 169, p. 153; Borovik-Romanov A. S. и д p., NMR andmagnetic supercurrent in ³He-B, «Physica Scripta», 1991, v.T35, p. 136. А. С. Боровик-Романов, В. П. Минеев.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.