Dodaj tę stronę do książki
Pokaż książkę (0 stron)
Proponowane stronyFale Tkaczenki – fale obserwowane w cieczach w stanie nadciekłości i, ogólniej, w kondensatach Bosego-Einsteina, polegające na poprzecznych drganiach linii wirów w ośrodku.
Jedną z cech stanu nadciekłego jest to, że rotacja przepływu takiej cieczy musi znikać. Jeżeli pewien obszar nadciekły zostanie zmuszony do wirowania jako całość, to może się to odbywać jedynie przez tworzenie się w cieczy wirów kwantowych. Centralna linia takiego wiru nie może być w stanie nadciekłym (musi być zwykłą cieczą, lub być pusta), a cyrkulacja pola prędkości cząstek okrążających wir jest skwantowana i wynosi nh/m, gdzie h jest stałą Plancka zaś m masą cząstki cieczy[1]. Gdy ciecz nadciekła wiruje jako całość, to w stanie równowagi tworzy się w niej szereg równoległych i obracających się w tym samym kierunku wirów kwantowych, każdy z nich w stanie o najniższej dozwolonej cyrkulacji (n=1). Gęstość wirów w cieczy zależy od tempa rotacji zbiornika i przykładowo dla ciekłego helu wynosi[1]:
![\rho[\mbox{wirów/cm}^2] = 2{,}1\times 10^3 \omega[\mbox{rad/s}]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/pl/math/6/6/1/661123d4207feb3ec04b90dd5f05351c.png)
.Centralny „pusty” obszar wiru ma bardzo małą średnicę (dla ciekłego helu jest ona rzędu 10–10m)[2], dzięki czemu można go traktować jak nieskończenie cienką linię, nazywaną linią wiru.
Wiry obracające się w tym samym kierunku odpychają się wzajemnie. Powoduje to, że linie wirów w obracającym się obszarze ośrodka nadciekłego rozkładają się równomiernie w płaszczyźnie obrotu i tworzą regularną trójkątną sieć[2][3]. Sieć taka charakteryzuje się niewielką, ale nieznikającą sztywnością. Oznacza to, że podobnie jak w ciałach stałych mogą się w takiej sieci rozchodzić fale poprzeczne. Nazywane są one falami Tkaczenki – od nazwiska fizyka, który zaproponował teoretycznie istnienie tego zjawiska[4]. Fale takie nie zmieniają lokalnie gęstości cieczy, a jedynie powodują przesunięcia względem siebie linii wirów. Możliwość istnienia takich fal jest zaskakującą własnością stanu nadciekłego, ponieważ w zwykłych cieczach rozchodzić się mogą tylko fale podłużne, związane ze zmianami gęstości ośrodka.
Doświadczalnie istnienie fal Tkaczenki w ciekłym helu potwierdzono w roku 1980[5].
W naturze szybko rotujący ośrodek nadciekły występuje prawdopodobnie we wnętrzu gwiazd neutronowych. Istnieje hipoteza, że fale Tkaczenki wzbudzane przez trzęsienia skorupy takiej gwiazdy i rozchodzące się w jej wnętrzu mogą wpływać na jej ruch obrotowy. Miałoby to wyjaśniać zjawiska nagłych zmian prędkości rotacji pulsarów oraz ich precesji[6].
