О термодинамике квантовых жидкостей

Abstract

Определены термодинамические характеристики жидких ⁴He и ³He в той области температур, где эффектами статистики частиц можно пренебречь. С точностью до малых обменных эффектов на основе опытных данных найдена зависимость кинетических энергий K₄⁰(n) и K₃⁰(n) жидких ⁴He и ³He от плотности n при T = 0. Потенциальные энергии V₄⁰(n) и V₃⁰(n) с большой точностью неразличимы и линейно зависят от плотности n. Кинетические энергии K обратно пропорциональны массе атома M: K₄⁰(n) ≅ (3/4)K₃⁰(n). Предложена диффузионная модель квантовых невырожденных жидкостей в применении к жидкому ⁴He. Детальное сравнение теории и опыта выявило наличие квантового скейлинга. Выбором масштаба температуры оказалось возможным найти приведенные термодинамические характеристики квантовых невырожденных жидкостей, которые слабо зависят от плотности среды и статистики частиц.

Визначено термодинамічні характеристики рідких ⁴He и ³He в тій області температур, де ефектами статистики частинок можна знехтувати. З точністю до малих обмінних ефектів на основі дослідних даних знайденo залежність кінетичних енергій K₄⁰(n) и K₃⁰(n) рідких ⁴He та ³He від щільності n при T = 0. Потенційні енергії V₄⁰(n) и V₃⁰(n) з великою точністю нерозрізненні і лінійно залежать від щільності n. Кінетичні енергії K обернено пропорційні масі атома M: K₄⁰(n) ≅ (3/4)K₃⁰(n). Запропоновано дифузійну модель квантових невироджених рідин в застосуванні до рідкого ⁴He. Детальне порівняння теорії і досвіду виявило наявність квантового скейлінга. Вибором масштабу температури виявилося можливим знайти наведені термодинамічні характеристики квантових невироджених рідин, які слабо залежать від щільності середовища і статистики частинок.

The thermodynamic characteristics of liquid ⁴He and ³He are determined in the range of temperatures where the effects of particle statistics are negligible. Based on experimental data the dependence of kinetic energies of ⁴He and ³He on density n at T = 0 is found within an accuracy of small exchange effects. Potential energies V₄⁰(n) and V₃⁰(n) are comparable to a high accuracy and have a linear dependence on density n . Kinetic energies K are in inverse proportion to atomic mass M :K₄⁰(n) ≅ (3/4)K₃⁰(n) . A diffusion model of quantum nondegenerate liquid is proposed for liquid ⁴He. The detailed comparison of theory and experiment shows the existence of quantum scaling. An appropriate choice of temperature scale made it possible to obtain reduced thermodynamic characteristics of quantum nondegenerate liquids, which weakly depend on density of medium and statistics of particles.