Generation and detection of quantum turbulence in He II by second sound

Abstract

V tejto práci prezentujeme výsledky nášho výskumu kvantovej turbulencie generovanej oscilujúcim protiprúdom normálnej a supratekutej zložky He II, v nadväznosti na predošlé experimenty kanálového prúdenia supratekutého hélia vo forme tepelného protiprúdu (counterflow), spoločného prúdenia oboch zložiek (coflow) a prúdenia čisto supratekutej zložky (superflow). Zamerali sme sa na štúdium vývoja, stacionárneho stavu a rozpadu skúmanej turbulencie v závislosti na použitom harmonickom móde pre tri rôzne teploty 1,45 K, 1,65 K a 1,83 K . K určeniu množstva generovaných kvantovaných vírov sme využili metódu tlmenia signálu druhého zvuku budeného s nízkou amplitúdou kolmo na dĺžku kanála. Výsledkom práce je popis kritických parametrov a ich hodnôt inicializujúcich generáciu kvantovej turbulencie pre oscilujúci protiprúd. V prípade meraní rozpadu kvantovej turbulencie sa nám podarilo rozlíšiť dva typy rozpadov, a to Vinenov typ a Kolmogorov typ prebiehajúcich v pozorovanej turbulencii.

We have performed a study of quantum turbulence generated in oscillatory counterflow as a continuation of previous experiments on various channel flows of superfluid helium, in the form of coflow, thermal DC counterflow and pure superflow. We have investigated its development, steady state properties and temporal decay, as well as the effect of the resonant mode used to generate the turbulence at three different temperatures, 1.45 K, 1.65 K and 1.83 K. The attenuation of low amplitude second sound, orientated perpendicularly to the long axis of the resonator, was used to determine the amount of quantized vortices created. One of the main goals of this work was to characterize the critical parameters for the onset of instabilities in oscillatory counterflow and to determine their values. Decay measurements of the vortex line density allowed us to distinguish between Vinen-type and Kolmogorov- type decays of quantum turbulence.