Нулевой звук – это всё же звук,
Который можно определить – это незатухающие колебания.
Но есть и такое понятие: второй звук!
А вот это уже – интереснейшие знания!
_______
Нулевой звук, особого рода колебания, которые могуг распространяться в квантовых жидкостях (ферми-жидкостях, например в жидком 3Не) при температурах, очень близких к абсолютному нулю.
Жидкий гелий — жидкое агрегатное состояние гелия. Представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, кипящую при температуре 4,2 К (для изотопа 4He при нормальном атмосферном давлении). Плотность жидкого гелия при температуре 4,2 К составляет 0,13 г/(куб.см). Обладает малым показателем преломления, из-за чего его трудно увидеть. При определённых условиях жидкий гелий представляет собой квантовую жидкость, то есть жидкость, в макроскопическом объёме которой проявляются квантовые свойства составляющих её атомов.
Жидкий гелий применяется в качестве хладагента для получения и поддержания низких и сверхнизких температур (в основном в научных исследованиях). В Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе используется 96 тонн жидкого гелия для охлаждения 1624 сверхпроводящих магнитов до температуры 1,9 K.
_____
В 1898 году Дьюаром получено около 20 см; жидкого водорода.
В 1906 году Камерлинг-Оннес наладил линию полупромышленного получения жидкого водорода, дающую до 4 литров в час.
В 1908 году он же сумел добиться конденсации жидкого гелия в объёме 0,06 литра (Нобелевская премия по физике за 1913 год).
В 1898 году Дьюаром получено около 20 см; жидкого водорода.
В 1906 году Камерлинг-Оннес наладил линию полупромышленного получения жидкого водорода, дающую до 4 литров в час.
В 1938 году П. Л. Капица открыл сверхтекучесть гелия-II (Нобелевская премия по физике за 1978 год). Квантовомеханическое объяснение явления было дано Л. Д. Ландау в 1941 году (Нобелевская премия по физике за 1962 год).
В 1948 году удалось сжижить и гелий-3.
В 1972 году в жидком гелии-3 также был обнаружен фазовый переход. Позже было экспериментально показано, что ниже 2,6 мК и при давлении 34 атм гелий-3 действительно становится сверхтекучим. (Нобелевская премия по физике за 2003 год.)
Нулевой звук — высокочастотные моды распространения волн в ферми-жидкости в условиях, когда в системе не успевает установиться термодинамическое равновесие. Волны нулевого звука не являются волнами сжатия и растяжения, при его распространении плотность остаётся постоянной, однако изменяется статистическое распределение частиц. Термин «нулевой звук» предложил Л. Д. Ландау. Этот термин связан с тем, что такие волны могут распространяться при абсолютном нуле температуры. Нулевой звук возникает в случае, когда wt;1, где w — частота колебаний, t— время между столкновениями частиц. t обратно пропорционально квадрату температуры, поэтому при нулевой температуре оно стремится к бесконечности, способствуя выполнению условия распространения нулевого звука.
При распространении нулевого звука поверхность Ферми в ферми-жидкости деформируется и приобретает вид эллипсоида, вытянутого в направлении распространения волны.
За счёт одновременного наличия двух фаз в жидком гелии, имеется две скорости звука и специфическое явление — так называемый «второй звук». Второй звук — слабозатухающие колебания температуры и энтропии в сверхтекучем гелии. Скорость распространения второго звука определяется из уравнений гидродинамики сверхтекучей жидкости в двухкомпонентной модели. Если пренебречь коэффициентом теплового расширения (который у гелия аномально мал), то в волне второго звука осциллируют только температура и энтропия, а плотность и давление остаются постоянными. Распространение второго звука не сопровождается переносом вещества.
Второй звук можно также интерпретировать как колебания концентрации квазичастиц в сверхтекучем гелии. В чистом 4He это колебания в системе ротонов и фононов.
Существование второго звука было предсказано теоретически Ландау; расчётное значение равнялось 25 м/с. Фактически измеренное значение составляет 19,6 м/с.