Образование стекольной фазы в твердом ⁴Не. Вклад в давление в области суперсолид

Abstract

Методом прецизионной барометрии проведены измерения температурной зависимости давления кристаллов гелия, находящихся при постоянном объеме, в области температур 50–800 мК на кристаллах разного качества — от свежеприготовленных до тщательно отожженных. Обнаружено, что в неотожженных образцах появляется дополнительный вклад в давление, пропорциональный Т², который становится доминирующим при Т<300мК, т.е. в области, где ранее наблюдалось аномальное поведение твердого гелия, приписываемое эффекту суперсолид. Такое поведение давления характерно для стекольной фазы, причем в тщательно отожженных образцах вклад этой фазы практически отсутствовал. Наблюдаемый эффект свидетельствует о том, что в твердом гелии, содержащем высокую концентрацию неравновесных дефектов, при охлаждении легко образуется стеклообразная фаза. В экспериментах также зарегистрирована аномально высокая релаксация давления в образцах низкого качества при температурах, близких к температуре плавления. Обсуждаются возможные причины этого эффекта.

Методом прецизійної барометрії проведено вимірювання температурної залежності тиску кристал ів гелію, що перебувають при постійному об’ємі, в області температур 50–800 мК на кристалах різної якості — від тих, які щойно приготовлено, до ретельно відпалених. Виявлено, що в невідпалених зразках з’являється додатковий внесок у тиск, пропорційний Т², що стає домінуючим при Т<300 мК, тобто в області, де раніше спостерігалася аномальна поведінка твердого гелію, яка припису ється ефекту суперсолід. Така поведінка тиску характерна для склоподібної фази, причому в ретельно відпалених зразках внесок цієї фази практично був відсутній. Спостережуваний ефект свідчить про те, що у твердому гелії, який містить високу концентрацію нерівноважних дефектів, при охолодженні легко утворюється склоподібна фаза. В експериментах також зареєстровано аномально високу релаксацію тиску в зразках низької якості при температурах, близьких до температури плавлення. Обговорюються можливі причини цього ефекту.

High-precision pressure measurements in solid ⁴He, grown by the capillary blocking technique, have been made in a temperature range from 50 to 800 mK on crystals of different quality, both fresh-grown and well-annealed. In unannealed crystals, the temperature dependence of pressure demonstrates a contribution proportional to T², which dominates at temperatures T<300 mK, where an abnormal behavior attributed to «supersolidity» has been previously observed. Such a pressure behavior is specific to glassy phase. The contribution of a glassy phase was not observed practically in well-annealed samples. The effect observed testifies that the glassy phase is formed rather easily in solid helium with a high concentration of nonequilibrium defects. An abnormally drastic pressure relaxation in poor-quality samples was registered at temperatures close to the melting point. Possible reasons for this effect are discussed.