Efectul Pomeranchuk

Efectul Pomeranchuk este o natură anormală a tranziției de fază „cristal lichid” a izotopului ușor de heliu 3 He , exprimată în eliberarea de căldură în timpul topirii (și absorbția de căldură în timpul formării unei faze solide).

Efectul a fost prezis de fizicianul teoretician sovietic I. Ya. Pomeranchuk ( 1950 ) [1] și descoperit experimental de fizicienii americani W. M. Fairbank și G. K. Walters ( 1957 ).

Fizica efectului

Motivul acestui comportament anormal este că, la temperaturi scăzute, proprietățile termodinamice ale 3 Hei condensate sunt determinate nu atât de fonon , cât de proprietățile de spin : deoarece nucleii de 3 He au spin 1/2, atunci, pe de o parte, lichidul. 3 El trebuie să se supună statisticilor Fermi - Dirac , iar entropia sa , ca și entropia electronilor din metale, trebuie să fie proporțională cu temperatura; pe de altă parte, entropia solidului 3 He la temperaturi peste temperatura de ordonare magnetică a spinilor nucleari (dar sub valoarea Debye ) trebuie să fie , adică nu trebuie să depindă de temperatură.

Rezultatul este că la temperaturi sub 0,3 K entropia lichidului 3 He este mai mică decât cea a solidului. Ca urmare, conform ecuației Clausius-Clapeyron, dependența punctului de topire de presiune este de asemenea anormală: scade odată cu creșterea presiunii.

Aplicarea efectului

Efectul Pomeranchuk a fost utilizat pentru a obține temperaturi ultra-scăzute (până la 1–1,5 mK) prin metoda cristalizării adiabatice a 3 He: în timpul comprimării adiabatice a 3 He, se formează o fază solidă de-a lungul curbei de topire și temperatura scade în consecință. Sub 1–1,5 mK, ordonarea spinurilor nucleare 3 He în faza solidă duce la o scădere bruscă a entropiei solidului 3 He, ceea ce exclude posibilitatea efectului Pomeranchuk.

Note

  1. ↑ I.Ya. Pomeranchuk. Despre teoria lichidului He-3  (engleză)  // ZhETF  : jurnal. - 1950. - Vol. 20 . — P. 919 .

Vezi și

Literatură

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii