Анотація до роботи:

Чаговець В.К. Фазове розшарування та кінетичні процеси в надплинних розчинах ³Не – ⁴Не. – Рукопис. Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора фізико-математичних наук за фахом 01.04.09 - Фізика низьких температур. Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б. І. Вєркіна НАН України, Харків, 2005.

В дисертації представлені результати перших систематичних експериментальних досліджень механізмів утворення метастабільного пересиченого стану при фазовому розшаруванні надплинних розчинів ³Не в ⁴Не при наднизьких температурах, а також різноманітних кінетичних процесів в концентрованих розчинах ізотопів гелію поблизу лінії фазового розшарування. Зокрема, вперше отримані часи росту зародків нової фази і формування розшарованих фаз із метастабільного стану надплинних розчинів. Досліджено вплив тиску та швидкості зміни концентрації ³Не при входженні в метастабільну область на величину критичних пересичень розчинів, побудована лінія швидкого зародкоутворення й отримані свідчення на користь гетерогенного характеру нуклеації, яка відбувається на квантованих вихорах. Досліджено акустичні та кінетичні властивості надплинних розчинів гелію в насиченому та метастабільному пересиченому станах й проведено порівняння з теорією. Уперше визначені характерні часи релаксації температури й концентрації у надплинних розчинах гелію при наявності теплового потоку. Отримана температурна залежність ефективної теплопровідності цих розчинів.

У дисертації узагальнено результати експериментальних досліджень кінетичних й акустичних властивостей надплинних розчинів ³Не в ⁴Не поблизу лінії фазового розшарування, факторів, що впливають на процеси утворювання і росту зародків нової фази в метастабільному пересиченому стані цих розчинів, а також процесів релаксації температури й концентрації в області наднизьких температур, коли ці розчини можливо описувати як фонон-домішкову систему. Для успішного виконання намічених досліджень у процесі роботи була створена необхідна експериментальна база, яка містить у собі низку нових оригінальних методів та пристроїв.

Серед результатів, представлених у дисертаційній роботі, найбільш важливими є такі:

1. Уперше в області наднизьких температур експериментально зареєстрований метастабільний стан пересичених надплинних розчинів ³Не в ⁴Не при їхньому фазовому розшаруванні. Установлено, що в області температур 80-300 мК реалізується термоактиваційний механізм зародкоутворення. При температурах нижче ~ 80 мК відбувається перехід до утворення зародків шляхом квантового тунелювання крізь бар'єр.

2. Уперше експериментально визначена область існування метастабільного стану надплинних розчинів гелію і побудована лінія швидкого зародкоутворення. Виявлено, що отримані в експерименті значення пересичення майже на порядок менше, ніж пророкування теорії гомогенного зародкоутворення.

3. Експериментально установлено вплив підвищеного тиску на процеси зародкоутворення у надплинних розчинах гелію: значення критичного пересичення мають немонотонну залежність від тиску, проходячи через максимум при тиску ~ 0,1 атм; швидкість зародкоутворення зменшується з ростом тиску, а потенційний бар'єр зростає.

4. Уперше експериментально отримана залежність величини критичного пересичення від швидкості зміни концентрації при входженні в метастабільну область. Знайдено підхід для урахування впливу швидкості входження в метастабільну область, об'єму і тиску у вимірювальній комірці для порівняння експериментальних даних, отриманих при різних умовах і різними методами.

5. Уперше отримані часи формування розшарованих фаз із пересиченого надплинного розчину ³Не в ⁴Не. Установлено динаміку росту зародків нової фази з метастабільного пересиченого розчину.

6. Отримано свідчення про те, що квантовані вихори є джерелом гетерогенної нуклеації. Для області тисків 0-20 атм побудована лінія нестійкості пересичених розчинів, зв'язана із зародкоутворенням на квантованих вихорах (вихрова спинодаль).

7. Уперше отримані температурна й концентраційна залежності швидкості першого звуку у надплинних розчинах ³Не - ⁴Не в області температур 25–200 мК. Установлено, що головний внесок у зміну швидкості звуку розчинів вносить система домішкових квазічасток.

8. Уперше отримані концентраційні залежності швидкості й поглинання першого звуку в насичених і пересичених надплинних розчинах ³Не - ⁴Не в області тисків 0-10 атм; показано, що в пересиченій метастабільній області не виявляється надлишкове поглинання звуку, зв'язане з появою крапель концентрованої фази у завислому стані.

9. В інтервалі температур 150 – 500 мК уперше визначені характерні часи релаксації температури й концентрації у надплинних розчинах гелію при наявності теплового потоку й обчислена температурна залежність ефективної теплопровідності цих розчинів. Виявлено аномальний характер релаксації концентрації, який є обумовлений фазовим розшаруванням розчину й формуванням легкої концентрованої фази.

10. Розроблені оригінальні експериментальні методи та пристрої для одержання та дослідження метастабільних пересичених надплинних розчинів ³Не в ⁴Не при наднизьких температурах:

- двокамерний метод безперервної зміни концентрації надплинних розчинів у ході експерименту;

- прецизійний імпульсно-фазовий метод відносних вимірів швидкості звуку;

- кріогенний клапан для надплинного гелію.

Публікації автора:

1. Adamenko I.N., Tsyganok I.N., Rudavskii E.Ya., Chagovets V.K. Sound and dissipative coefficients in the phonon impurity system in ³He - ⁴He solution // J. Low Temp. Phys. – 1988 - Vol. 71, № 3/4. – P. 261-293.

2. Рудавский Э.Я., Чаговец В.К., Шешин Г.А. Скорость первого звука в примесонной системе сверхтекучих растворов ³Не - ⁴Не // ФНТ. – 1989. – Т. 15, № 6. – С. 568-573.

3. Михеев В.А., Мовсесян Г.Р., Бабаян К.З., Мина Р.Т., Майданов В.А., Михин Н.П., Чаговец В.К., Шешин Г.А. Кристаллизационный термометр с генератором на туннельном диоде для измерения сверхнизких температур // ПТЭ. – 1989. - № 1. – С. 226-227.

4. Михеев В.А., Рудавский Э.Я., Чаговец В.К., Шешин Г.А. Акустические исследования растворов ³Не - ⁴Не с переменной концентрацией // ФНТ. – 1989. – Т. 15, № 7. – С. 767-770.

5. Mikheev V.A., Rudavskii E.Ya, Chagovets V.K., Sheshin G.A. Sound propagation in superfluid solutions ³He - ⁴He with variable concentration // Physica B. – 1991. – Vol. 169. - P. 511-512.

6. Рудавский Э.Я., Чаговец В.К., Шешин Г.А. Тепловой ключ со сверхтекучим ⁴Не // ПТЭ. – 1991. - № 4. – С. 226-227.

7. Михеев В.А., Рудавский Э.Я., Чаговец В.К., Шешин Г.А. Фазовое расслоение растворов ³Не - ⁴Не. Линия быстрого зародышеобразования // ФНТ. – 1991. – Т. 17, № 4. – С. 444-450.

8. Майданов В.А., Михеев В.А., Михин Н.П., Омелаенко Н.Ф., Рудавский Э.Я., Чаговец В.К., Шешин Г.А. Пересыщение сверхтекучих растворов ³Не - ⁴Не в области фазового расслоения // ФНТ. – 1992. – Т. 18, № 9. – С. 943-951.

9. Михеев В.А, Рудавский Э.Я., Чаговец В.К., Шешин Г.А. Кинетика фазового расслоения сверхтекучих растворов ³Не - ⁴Не // ФНТ. – 1992. – Т. 18, № 10. – С. 1091-1095.

10. Mohandas P., Cowan B.P., Sauders J., Chagovets V.K., Lukashev V.N., Maidanov V.A., Mikhin N.P., Omelaenko N.F., Rudavskii E.Ya., Mikheev V.A. Continuosly operating cryogenic cycle dilution refrigerator // Physica B. – 1994. – Vol. 194-196. – P. 55-56.

11. Adamenko I.N., Chagovets V.K., Chervanev A.I., Mikheev V.A., Nemchenko K.E., Rudavskii E.Ya., Sheshin G.A., Tsyganok V.I. Nucleation and growth of the new phase in the supersaturated ³Не - ⁴Не superfluid solutions // J. Low Temp. Phys. – 1994. – Vol. 96, № 5/6. – P. 295-315.

12. Михеев В.А, Рудавский Э.Я., Чаговец В.К., Шешин Г.А. Зародышеобразование и фазовое расслоение в пересыщенных сверхтекучих растворах ³Не - ⁴Не при изменяющейся концентрации // ФНТ. – 1994. – Т. 20, № 7. – С. 621-625.

13. Chagovets V.K., Mikheev V.A., Rudavskii E.Ya., Sheshin G.A. Nucleation and phase separation in superfluid ³Не - ⁴Не solutions // J. Low Temp. Phys. – 1995. – Vol. 101, № 3/4. – P. 827-832.

14. Usherov-Marshak I.V., Rudavskii E.Ya., Chagovets V.K., Sheshin G.A. Excess first sound attenuation in metastable superfluid ³He - ⁴He mixtures // Czechoslovak. J. Phys. – 1996. – Vol. 46, S1. – P. 97-98.

15. Chagovets V., Usherov-Marshak I., Rudavskii E., Sheshin G. Supersaturation and nucleation in superfluid ³Не - ⁴Не solutions under elevated pressures // J. Low Temp. Phys. – 1998. – Vol. 110, № 1/2. – P. 473-478.

16. Chagovets V.K., Usherov-Marshak I.A., Rudavskii E.Ya., Sheshin G.A. Attainable supersaturation of superfluid ³Не - ⁴Не solutions and the role of quantized vortices // J. Low Temp. Phys. – 1998. – Vol. 113, № 5/6. – P. 1005-1010.

17. Chagovets V.K., Rudavskii E.Ya, K.-U.Taubenreuther, G.Eska. A cold valve for superfluid helium // Physica B. – 2000. – Vol. 284-288. – P. 2045-2046.

18. Sheshin G., Chagovets V., Kal’ko T., Rudavskii E., Zadorozhko A. First sound velocity and attenuation of supersaturated superfluid ³He - ⁴He solutions under elevated pressure // Physica B. – 2003. – Vol. 329-333. - P. 176-177.

19. Задорожко А.А., Калько Т.В., Немченко К.Э., Рудавский Э.Я., Чаговец В.К., Шешин Г.А. Релаксация температуры и концентрации в сверхтекучих растворах ³He - ⁴He. Эффективная теплопроводность // ФНТ. – 2004. - T. 30, № 2. - C. 169-176.

20. Задорожко А.А., Калько Т.В., Немченко К.Э., Рудавский Э.Я., Чаговец В.К., Шешин Г.А. Релаксационые и диссипативные процессы в фонон-примесонной системе концентрированных сверхтекучих растворов ³He в ⁴He // ФНТ. – 2004. - T. 30, № 10. - C. 169-176.

21. Chagovets V., Kalko T. Nemchenko K., Rudavskii E., Sheshin G., Zadorozhko A. Relaxation processes in phonon-impuriton system and effective thermal condactivity of superfluid ³He - ⁴He solutions // J. Mol. Liq. – 2005. – Vol. 120, № 1-3. – P.185-188.

22. Chagovets V., Kalko T., Rudavskii E., Sheshin G., Zadorozhko A., Nemchenko K. Phonon-impuriton relaxation and transport in ³He - ⁴He solutions // J. Low Temp. Phys. – 2005. – Vol. 138, № 1/2. – P. 25-32.

23. Устройство для исследования физических свойств сверхтекучих растворов изотопов гелия: А. с. 1469292 СССР, МКИ G 01 N 1/28. / А.А. Голуб, В.А. Михеев, Э.Я. Рудавский, В.К. Чаговец (СССР) - № 4260593/31–25; Заявлено 11.05.1987; Опубл. 30.03.1989; Бюл. № 12. – 4 с. ил.

24. Устройство для измерения времени распространения ультразвука: А. с. 1552015 СССР, МКИ G 01 H 5/00, G 01 N 29/00./ Э.Я. Рудавский, В.К. Чаговец, Г.А.Шешин (СССР) - № 4316613/25-28; Заявлено 12.10.1987; Опубл. 23.03.1990; Бюл. № 11. – 3 с. ил.