Second sound as a tool to study quantum turbulence generated by superflow of He II

Abstract

Druhý zvuk jako nástroj pro studijum kvantové turbulence generované prouděním supratekuté složky He II Abstract Tekuté hélium sa pod teplotou 2.17 K za tlaku nasýtených pár stáva supratekutým. Hydrodynamika takejto tekutiny sa dá dobre popísať v rámci dvojzložkového modelu. Supratekuté hélium je tak- tiež schopné vyvinúť turbulentné prúdenie, nazývané kvantová turbu- lenica, pomocou náhodného rozdelenia a orientovania vírových čiar. Kvantová turbulenica v supratekutom héliu generovaná mechanicky vyvolaným prúdením supratekutej zložky bola študovaná meraním hustoty vírových čiar v 10 × 10 mm kanáli štvorcového prierezu tech- nikou tlmenia druhého zvuku. V ustálenom stave turbulencie bola nájdená zhoda s výsledkami predpovedanými Vinenovou rovnicou. V rozpade turbulencie platí zhoda s Vinenovou rovnicou len pre nižšie počiatočné hustoty vírových čiar a má tendenciu vytvárať režim, kde časová závislosť rozpadávajúcej sa hustoty vírových čiar vyzerá expo- nenciálne. V rámci tejto práce boli taktiež pripravené a otestované nové senzory druhého zvuku. 1

Second sound as a tool to study quantum turbulence generated by superflow of He II Abstract Liquid helium bellow 2.17 K at saturated vapour pressure becomes superfluid. Hydrodynamics of such liquid is well described in terms of two-fluid model. Superfluid helium is also capable of developing turbulent flow, called quantum turbulence, through randomization of distribution and orientation of vortex lines. Quantum turbulence in superfluid helium generated by mechanically driven pure superflow was studied by measuring the vortex line density in 10×10mm2 square channel using the attenuation of second sound technique. Agreement with results predicted by Vinen's equation was found in steady state. For decaying turbulence, agreement with Vinen's equation holds only for low initial vortex line densities and tends to develop a region where the time dependence of the decaying vortex line density appears ex- ponential. In course of this work new second sound sensors were made and tested. 1