Воспоминания о Л. Д. Ландау (Зельдович, Гинзбург) - страница 237

Не менее естественно объясняются явления, сопровождающие теплопередачу в гелии. В опыте Капицы при нагревании жидкости в сосуде тепло выходит из него в виде струи нормальной компоненты, которая и отклоняет стоящее перед отверстием крылышко. Но навстречу этой струе в сосуд втекает поток сверхтекучей компоненты, так что реальное количество жидкости в сосуде не меняется.

Остается объяснить, почему этот встречный поток не оказывает на крылышко никакого действия. Здесь надо обратиться к еще одному отличию между двумя видами движения в гелии, тоже предсказываемому теорией. Оказывается, что любое сверхтекучее движение всегда относится к тому типу течений, которые в гидродинамике носят название безвихревых (в противоположность «вихревым»). Не останавливаясь на объяснении точного смысла этих терминов, укажем лишь, что еще со времен Эйлера известно, что идеальная (т. е. не обладающая вязкостью) жидкость, совершающая безвихревое движение, не должна оказывать никакого воздействия на обтекаемое ею тело. Этот идеальный случай как раз и осуществляется при сверхтекучем движении жидкости. Таким образом, возникает чрезвычайно своеобразная ситуация: поскольку нормальный и сверхтекучий потоки в данном случае как раз компенсируют друг друга по количеству переносимого ими вещества, то можно сказать, что никакого суммарного движения жидкости как целого здесь не происходит в то же время на погруженное, в жидкость тело (крылышко) действует отличная от нуля сила.

В настоящее время физики — во всяком случае, те, которые работают в области низких температур, — в достаточной степени привыкли к изложенным представлениям и они уже не внушают особого удивления. В этой связи может быть поучительным вспомнить, насколько неожиданным оказалось в свое время данное Ландау объяснение опытов Капицы. Ведь самому Капице казалось — и это было вполне естественным в то время, — что поразительные результаты его экспериментов можно объяснить лишь одним способом — предположив, что «противоток» гелия, втекающего в сосуд навстречу вытекающей струе, осуществляется в тонком пристеночном слое жидкости, «заползающей» внутрь вдоль стенок сосуда.

К разряду вихревых движений относится, в частности, вращение жидкости как целого — такое, какое совершает, например, вода, увлекаемая вращающимся вокруг своей оси стаканом. Поэтому сказанное выше приводит к новому выводу: сверхтекучая компонента гелия II не может вращаться как целое.

Это предсказание Ландау было непосредственно подтверждено опытом, впервые произведенным в 1948 г. в Институте физических проблем Э. Л. Андроникашвили. Идея опыта заключается в том, что при вращении цилиндрического сосуда с жидким гелием должна увлекаться лишь часть тег массы — его «нормальная» часть, а другая часть, сверхтекучая остается в покое. В опытах Андроникашвили вращение сосуда было заменено крутильными колебаниями стопки из 100 дисков, сделанных из фольги толщиной около 10 микрон и находящихся на расстоянии 0,02 см друг от друга.