Каждое из двух одновременно происходящих в жидком гелии движений связано с перемещением определенной части массы жидкости. В этом смысле можно говорить о массах обеих «компонент» гелия II, хотя снова надо подчеркнуть, что такая терминология ни в коем случае не означает реального разделения атомов вещества на две категории. ‘Каждое из двух движений является коллективным свойством большого числа одних и тех же атомов жидкости.
Оба движения совершенно различны по своим свойствам. Одно из них происходит так, как если бы соответствующая «компонента» жидкости не обладала никакой вязкостью; Ландау назвал ее «сверхтекучей компонентой». Другая же компонента, «нормальная», движется так, как вполне обычная вязкая жидкость.
Но этим не исчерпывается различие между двумя видами движения в гелии II. Важнейшее различие состоит в том, что нормальная компонента переносит при своем движении тепло, сверхтекучее же движение вообще не сопровождается каким бы то ни было переносом теплоты. Нормальная компонента — это совокупность распространяющихся в жидкости квазичастиц — фононов и ротонов. В известном смысле можно сказать, что это и есть само тепло, которое, таким образом, становится в жидком гелии самостоятельным, отрываясь от общей массы жидкости и как бы приобретая способность перемещаться относительно некоторого «фона», находящегося при абсолютном нуле температуры. Стоит вдуматься в эту картину, чтобы понять, сколь радикально она отличается от обычного представления о тепле как о хаотическом движении атомов вещества, неотделимом от всей его массы.
Эти представления сразу позволяют объяснить основные результаты описанных экспериментов. Прежде всего устраняется противоречие между измерениями вязкости жидкости по трению, испытываемому вращающимся цилиндром, и по протеканию жидкости через узкие щели. В первом случае цилиндр останавливается благодаря тому, что, вращаясь в жидкости, он испытывает трение о его «нормальную» часть, и мы по существу измеряем вязкость этой компоненты. Во втором же случае через щель протекает сверхтекучая часть гелия, между тем как обладающая вязкостью нормальная компонента задерживается щелью, «просачиваясь» через нее весьма медленно; таким образом, в этом опыте обнаруживается отсутствие вязкости у сверхтекучей компоненты.
Но отсюда следует новый вывод: поскольку сверхтекучее движение не переносит тепла, то при вытекании гелия через щель как бы отфильтровывается жидкость без тепла, а тепло остается в сосуде. В пдеальном пределе достаточно тонкой щели вытекающая жидкость должна была бы находиться при абсолютном нуле. В реальном же опыте следует ожидать, что она будет иметь хотя и не равную нулю, но более низкую, чем в сосуде, температуру. Такого рода явление действительно наблюдалось еще в 1939 г. Доунтом и Мендельсоном,< а Капице, продавливавшему гелий II через пористый фильтр, удалось достичь понижения температуры гелия на 0,3—0,4°; при температурах, составляющих всего 1—2°, это, очевидно, очень большая величина.