論文の概要: Microscopic picture of superfluid $^4$He
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.02236v4
- Date: Sun, 23 Apr 2023 06:50:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-25 11:31:14.768619
- Title: Microscopic picture of superfluid $^4$He
- Title（参考訳）: 超流動$^4$Heの顕微鏡像
- Authors: Yongle Yu, Hailin Luo
- Abstract要約: 超流動4$Heの微視的量子機構は、その多体エネルギーレベルの新しい特性を明らかにすることで解明する。
スーパーフロー状態では、システムは群特異的に周囲と熱平衡を確立する。
スーパーフローの熱エネルギーは流れ速度と異常な関係にあり,流れ速度が大きいほど熱エネルギーが小さくなる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We elucidate the microscopic quantum mechanism of superfluid $^4$He by
uncovering a novel characteristic of its many-body energy levels. At
temperature below the transition point, the system's low-lying levels exhibit a
fundamental grouping behavior, wherein each level belongs exclusively to a
single group. In a superflow state, the system establishes thermal equilibrium
with its surroundings on a group-specific basis. Specifically, the levels of a
selected group, initially occupied, become thermally populated, while the
remaining groups of levels stay vacant due to absence of transitions between
groups. The macroscopic properties of the system, such as its superflow
velocity and thermal energy density, are statistically determined by the
thermal distribution of the occupied group. Additionally, we infer that the
thermal energy of a superflow has an unusual relationship with flow velocity,
such that the larger the flow velocity, the smaller the thermal energy. This
relationship is responsible for a range of intriguing phenomena, including the
mechano-caloric effect and the fountain effect, which highlight a fundamental
coupling between the thermal motion and hydrodynamic motion of the
system.Furthermore, we present experimental evidence of a counterintuitive
self-heating effect in $^4$He superflows, confirming that a $^4$He superflow
carries significant thermal energy related to its velocity.
- Abstract（参考訳）: 超流動$^4$Heの微視的量子機構は、その多体エネルギーレベルの新しい性質を明らかにすることによって解明する。
遷移点以下の温度では、システムの低層レベルは基本的なグループ化挙動を示し、各レベルは単一のグループに属している。
超流動状態では、系は群特異的に周囲との温度平衡を確立する。
特に、選択されたグループのレベルは当初占有され、熱的に人口密度が上昇するが、残りのレベルはグループ間の遷移の欠如により空白のままである。
超流動速度や熱エネルギー密度などの系のマクロ特性は、占有群の熱分布によって統計的に決定される。
さらに, 超流動の熱エネルギーは流れ速度と異常な関係にあり, 流れ速度が大きいほど熱エネルギーが小さくなると仮定した。
この関係は, メカノ・カロリック効果や噴水効果など, 系の熱運動と流体運動の基本的な結合を浮き彫りにする現象に起因しており, さらに, 4$Heスーパーフローにおいて, 反直観的自己加熱効果の実験的証拠を提示し, 4$Heスーパーフローが, その速度に有意な熱エネルギーをもたらすことを確認した。
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