نقطة لامدا

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 9 صور
الموسوعة الحرة
رسم بياني يوضح العلاقة بين السعة الحرارية النوعية ودرجة الحرارة.

نقطة لامدا هي درجة الحرارة التي يتحول عندها الهيليوم السائل العادي (الهيليوم I) إلى حالة الميوعة الفائقة ( الهيليوم II ). عند ضغط جوي واحد ، يحدث هذا التحول عند حوالي 2.17 كلفن . أدنى ضغط يمكن أن يتعايش عنده الهيليوم في حالتي الميوعة الفائقة والهيليوم في حالة الميوعة الفائقة هو النقطة الثلاثية للبخار-الهيليوم-الهيليوم-الهيليوم-الهيليوم-الهيليوم-الهيليوم عند 2.1768 كلفن (-270.9732 درجة مئوية) و 5.0418 كيلو باسكال (0.049759 ضغط جوي) ، وهو ما يُعرف بـ" ضغط البخار المشبع " عند تلك الدرجة (غاز هيليوم نقي في حالة توازن حراري فوق سطح السائل، في وعاء محكم الإغلاق ). [ 1 ] أعلى ضغط يمكن أن يتعايش عنده الهيليوم-1 والهيليوم-2 هو النقطة الثلاثية bcc −He-I−He-II مع الهيليوم الصلب عند 1.762 كلفن (−271.388 درجة مئوية) ، 29.725 ضغط جوي (3011.9 كيلو باسكال) . [ 2 ]        

يُستمد اسم هذه النقطة من الرسم البياني (الموضح في الصورة) الناتج عن رسم السعة الحرارية النوعية كدالة لدرجة الحرارة (لضغط معين في النطاق المذكور أعلاه، في المثال الموضح، عند ضغط جوي واحد)، والذي يشبه الحرف اليوناني لامدا.λ{\displaystyle \lambda }تتميز السعة الحرارية النوعية بذروة حادة مع اقتراب درجة الحرارة من نقطة لامدا. وتكون قمة هذه الذروة حادة للغاية لدرجة أنه لا يمكن قياس الأس الحرج الذي يميز تباعد السعة الحرارية بدقة إلا في حالة انعدام الجاذبية، وذلك لتوفير كثافة منتظمة على حجم كبير من السائل. ولذلك، تم قياس السعة الحرارية ضمن نطاق 2  نانو كلفن تحت نقطة الانتقال في تجربة أُجريت ضمن حمولة مكوك فضائي عام 1992. [ 3 ]

مشكلة لم تُحل في الفيزياء
اشرح التناقض بين التحديدات التجريبية والنظرية للأس الحرج للسعة الحرارية α لانتقال الميوعة الفائقة في الهيليوم-4. [ 4 ]
المزيد من المشاكل التي لم تُحل في الفيزياء

على الرغم من أن السعة الحرارية لها ذروة، إلا أنها لا تتجه نحو اللانهاية (على عكس ما قد يوحي به الرسم البياني)، بل لها قيم حدية محددة عند الاقتراب من نقطة الانتقال من الأعلى والأسفل. [ 3 ] يُوصف سلوك السعة الحرارية بالقرب من الذروة بالصيغة التالية:ج≈أ±ت-α+ب±{\displaystyle C\approx A_{\pm }t^{-\alpha }+B_{\pm }}أينت=|1-تي/تيج|{\displaystyle t=|1-T/T_{c}|}درجة الحرارة المنخفضة،تيج{\displaystyle T_{c}}هي درجة حرارة نقطة لامدا،أ±،ب±{\displaystyle A_{\pm },B_{\pm }}هي ثوابت (مختلفة فوق وتحت درجة حرارة الانتقال)، و α هو الأس الحرج :α=-0.0127(3){\displaystyle \alpha =-0.0127(3)}[ 3 ] [ 5 ] بما أن هذا الأس سالب بالنسبة لانتقال الميوعة الفائقة، فإن الحرارة النوعية تظل محدودة. [ 6 ]

إن القيمة التجريبية المذكورة لـ α تختلف اختلافًا كبيرًا [ 7 ] [ 4 ] مع أكثر التحديدات النظرية دقة [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] القادمة من تقنيات التمدد بدرجة حرارة عالية، وطرق مونت كارلو ، والتمهيد المطابق .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ دونيلي، راسل جيه؛ بارينغي، كارلو إف. (1998). "الخواص المرصودة للهيليوم السائل عند ضغط البخار المشبع". مجلة البيانات المرجعية الفيزيائية والكيميائية . 27 (6): 1217-1274 . Bibcode : 1998JPCRD..27.1217D . doi : 10.1063/1.556028 .
  2. ↑ هوفر، جيه كيه؛ غاردنر، دبليو آر؛ ووترفيلد، سي جي؛ فيليبس، إن إي (أبريل 1976). "الخواص الديناميكية الحرارية للهيليوم -4 . الجزء الثاني: الطور المكعب المتمركز في الجسم ومخططات الطور PT وVT تحت 2 كلفن". مجلة فيزياء درجات الحرارة المنخفضة . 23 (1): 63-102 . Bibcode : 1976JLTP...23...63H . doi : 10.1007/BF00117245 . S2CID 120473493 . 
  3. 1 2 3 ليبا، جيه إيه؛ سوانسون، دي آر؛ نيسن، جيه إيه؛ تشوي، تي سي بي؛ إسرائيلسون، يو إي (1996). "السعة الحرارية والاسترخاء الحراري للهيليوم السائب بالقرب من نقطة لامدا". رسائل المراجعة الفيزيائية . 76 (6): 944-947 . Bibcode : 1996PhRvL..76..944L . doi : 10.1103/PhysRevLett.76.944 . hdl : 2060/19950007794 . PMID 10061591. S2CID 29876364 .  
  4. 1 2 ريتشكوف، سلافا (31 يناير 2020). "التمهيد المطابق والشذوذ التجريبي للحرارة النوعية عند نقطة λ" . مجلة نادي فيزياء المادة المكثفة . doi : 10.36471/JCCM_January_2020_02 .
  5. ↑ ليبا، جيه إيه؛ نيسن، جيه إيه؛ ستريكر، دي إيه؛ سوانسون، دي آر؛ تشوي، تي سي بي (14 نوفمبر 2003). "الحرارة النوعية للهيليوم السائل في انعدام الجاذبية بالقرب من نقطة لامدا". مجلة Physical Review B. 68 ( 17) 174518. arXiv : cond-mat/0310163 . Bibcode : 2003PhRvB..68q4518L . doi : 10.1103/PhysRevB.68.174518 . S2CID 55646571 . 
  6. ↑ بالنسبة لتحولات الطور الأخرىα{\displaystyle \alpha }قد يكون إيجابياً (مثلاً)α≈+0.1{\displaystyle \alpha \approx +0.1}بالنسبة للنقطة الحرجة بين السائل والبخار والتي لها أسس إيزينغ الحرجة ). بالنسبة لتلك التحولات الطورية، تميل الحرارة النوعية إلى اللانهاية.
  7. ↑ فيكاري، إيتوري (21 مارس 2008). "الظواهر الحرجة وتدفق مجموعة إعادة التطبيع لنظريات فاي 4 متعددة المعاملات". وقائع الندوة الدولية الخامسة والعشرين حول نظرية حقل الشبكة - PoS (LATTICE 2007) . المجلد 42. ريغنسبورغ، ألمانيا: سيسا ميديا ​​لاب. ص 23. doi : 10.22323/1.042.0023 .  
  8. ↑ كامبوستريني، ماسيمو؛ هاسنبوش، مارتن؛ بيليسيتو، أندريا؛ فيكاري، إيتوري (2006-10-06). "تقديرات نظرية للأسس الحرجة لانتقال الميوعة الفائقة في الهيليوم-4 باستخدام طرق الشبكة". مجلة Physical Review B. 74 ( 14) 144506. arXiv : cond-mat/0605083 . doi : 10.1103/PhysRevB.74.144506 . S2CID 118924734 . 
  9. ↑ هاسنبوش، مارتن (26-12-2019). "دراسة مونت كارلو لنموذج ساعة مُحسَّن في ثلاثة أبعاد". مجلة Physical Review B. 100 ( 22) 224517. arXiv : 1910.05916 . Bibcode : 2019PhRvB.100v4517H . doi : 10.1103/PhysRevB.100.224517 . ISSN 2469-9950 . S2CID 204509042 .  
  10. ↑ تشيستر، شاي م.؛ لاندري، والتر؛ ليو، جونيو؛ بولاند، ديفيد؛ سيمونز-دافين، ديفيد؛ سو، نينغ؛ فيتشي، أليساندرو (2020). "تحديد فضاء OPE والأسس الحرجة الدقيقة لنموذج O(2)". مجلة فيزياء الطاقة العالية . 2020 (6): 142. arXiv : 1912.03324 . Bibcode : 2020JHEP...06..142C . doi : 10.1007/JHEP06(2020)142 . S2CID 208910721 . 
  • ما هي الميوعة الفائقة؟