Действие электрического поля на квантованные вихри в He II

Анотація

Изучены электрическая поляризация и взаимодействие с электрическим полем квантованных вихрей в сверхтекучей бозе-жидкости. Рассмотрено два вида поляризации вихрей, оба они обусловлены действием центробежных сил на атомы жидкости при их азимутальном движении вокруг линии вихря. Во-первых, под действием этих сил атомы приобретают дипольные моменты (инерционная поляризация в отсутствие внешнего поля), и вокруг линии вихря возникает неоднородное симметричное распределение плотности поляризации. При этом интегральный дипольный момент у вихря отсутствует, но каждый элемент вихревой линии несет на себе квадрупольный момент, Во-вторых, действие центробежных сил приводит к неоднородному распределению атомной плотности вокруг линии вихря, поэтому плотность поляризации жидкости во внешнем электрическом поле также неоднородна вблизи этой линии, а отдельный элемент вихревой линии приобретает эффективный дипольный момент, пропорциональный полю (индукционная поляризация). Получены аналитические выражения для плотности поляризации вокруг прямолинейных и кольцевых вихревых линий и вычислены эффективные дипольные и квадрупольные моменты таких вихрей. Проанализировано распределение пондеромоторных сил, действующих на сверхтекучую жидкость c квантованными вихрями во внешнем электрическом поле, и найдены обусловленные полем добавки к энергии вихрей. Численные оценки обсуждаемых эффектов приведены для He II.