Проверка теории броуновского движения частицы через потенциальный барьер в вязкой среде при экспериментальном изучении дислокационной акустической релаксации в нормальном и сверхпроводящем ниобии

Анотація

Теория Крамерса (1940 г.), описывающая термически активированный выход частиц из потенциальной ямы в вязкой среде, использована для интерпретации пика акустического поглощения, обнаруженного Крамером и Бауэром (1967 г.) в ниобии в области температур жидкого гелия. Показано, что зарегистрированные в экспериментах свойства пика соответствуют модели резонансного взаимодействия звуковых колебаний с цепочками дислокационных кинков. Кинки - частицеподобные возбуждения на дислокационных линиях - под действием звуковых колебаний совершают диффузионный дрейф в потенциальном рельефе Пайерлса второго рода, испытывая при этом также вязкое трение со стороны электронов проводимости. Возможность резкого контролируемого изменения электронной вязкости при сверхпроводящем переходе создает предпосылки для проверки выводов теории Крамерса при экспериментальном изучении дислокационного вклада в затухание звука. Оказалось, что при достаточно низких температурах для кинков в ниобии создаются условия наблюдения предсказанной Крамерсом аномалии: возрастания диффузионной подвижности частиц при увеличении коэффициента динамического трения. Данное обстоятельство позволило интерпретировать одно из наиболее интересных свойств пика Крамера-Бауэра, не имевшее до настоящего времени удовлетворительного объяснения, - смещение пика в сторону низких температур при переводе ниобия из сверхпроводящего в нормальное состояние магнитным полем. Кратко обсуждены возможности наблюдения квантовой диффузии кинков в акустических экспериментах.