Ротоны

[Student85]

Доброго дня. Известно что в сверхтекучем гелии могут встречаться возбуждения следующих типов: фононы, ротоны и топологические возбуждения - вихри http://www.dsf.unica.it/~fiore/libricorsoptr/Khomskii-Basic_Aspects_of_the_Quantum_Theory_of_Solids__Order_and_Elementary_Excitations.pdf. С фононами и вихрями все понятно, например фононы отвечают за коллективные колебания атомов. А вот с ротонами не очень, так как для них и фотонов у нас есть одна и та же ветвь спектра, кажется что ротоны также представляют с собой коллективные колебания, но в Википедии например пишут что:

Цитата:

Физический смысл появления ротонов в энергетическом спектре соответствует появлению вихревого движения в сверхтекучей жидкости.

но насколько мне известно это уже другой, отдельный тип возбуждений который и накладывает ограничение на критическую скорость. Как мы можем узнать какое макроскопическое движение отвечает появлению ротонов?

[Gickle]

Student85 в сообщении #1337832 писал(а):

...но в Википедии например пишут что...

В википедии много чего пишут, так что надо быть аккуратным. Насколько я знаю, ротоны не имеют отношения к макроскопическому вихревому движению в сверхтекучей жидкости. Название же является историческим рудиментом - Ландау как раз считал то, что написано на википедии.

Ротоны и фононы - это одно и то же коллективное возбуждение, которое просто имеет такой нетривиальный спектр. За наличие ротонной части спектра отвечают "сильные корреляции" в бозе-газе. Грубо говоря, чем плотнее газ/жидкость, тем ниже будет располагаться локальный минимум. В какой-то момент (например, при существенно высоких давлениях $\to$ существенно высоких плотностях) этот минимум достигнет нуля, что сигнализирует то, что возбуждение становится нестабильным, - в этот момент начинает происходить процесс кристаллизации жидкости.

Какой-то единой теории ротонов, насколько мне известно, не существует: есть всякие разные модели, в большей или меньшей степени феноменологические. Классикой и отправной точкой считается статья Фейнмана 1954 года: R. P. Feynman, Phys. Rev. 94, 262 (впрочем, там Фейнман вроде как тоже связывает ротоны с вихревым движением, что, правда, из формул особо не видно - может быть, сказалось влияние Ландау). Однако специалистом в этой области я не являюсь, так что, может, появились какие-то фундаментальные результаты уже.