Лямбда-точка - это температура, при которой нормальная жидкость гелий (гелий I) переходит в сверхтекучий гелий II (приблизительно 2,17 К при 1 атмосфере ). Самым низким давлением, при котором могут сосуществовать He-I и He-II, является пар-He-I-He-II тройная точка при 2,1768 K (-270,9732 ° C) и 5,048 кПа (0,04982 атм), которое представляет собой «давление насыщенного пара при этой температуре (чистый газообразный гелий в тепловом равновесии над поверхностью жидкости в герметичном контейнере ). Наивысшее давление, при котором могут сосуществовать He-I и He-II, - это тройная точка bcc -He-I-He-II с твердым гелием при 1,762 K (-271,388 ° C), 29,725 атм ( 3011,9 кПа).
Название точки происходит от графика (изображенного), который получается в результате построения удельной теплоемкости как функции температуры (для данного давления в указанном выше диапазоне, в показанном примере, при 1 атмосфере), что напоминает греческую букву лямбда. Удельная теплоемкость имеет резкий пик при приближении температуры к лямбда-точке. Вершина пика настолько острая, что критический показатель, характеризующий дивергенцию теплоемкости, можно точно измерить только в условиях невесомости, чтобы обеспечить однородную плотность в значительном объеме жидкости. Следовательно, теплоемкость была измерена в пределах 2 нК ниже точки перехода в эксперименте, включенном в полезную нагрузку Space Shuttle в 1992 году.
Нерешенная физическая проблема :. Объясните расхождение между экспериментальным и теоретическим определениями критический показатель α для сверхтекучего перехода в гелии-4. (другие нерешенные проблемы в физике) |
Хотя теплоемкость имеет пик, она не стремится к бесконечности (наоборот к тому, что может предложить график), но имеет конечные предельные значения при приближении к переходу сверху и снизу. Поведение теплоемкости вблизи пика описывается формулой где - приведенная температура, - точка лямбда температура, - константы (различные выше и ниже температуры перехода), а α - критический показатель : . Поскольку этот показатель отрицателен для сверхтекучего перехода, удельная теплоемкость остается конечной.
Указанное экспериментальное значение α существенно не согласуется с наиболее точными теоретическими определениями, полученными с помощью методов высокотемпературного расширения, Монте-Карло методы и конформный бутстрап.