Regensburg 2000 – wissenschaftliches Programm

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DY: Dynamik und Statistische Physik

DY 52: Hydrodynamik und Turbulenz II

DY 52.2: Vortrag

Freitag, 31. März 2000, 11:15–11:30, H2

Intermittentes Schalten zwischen Potentialströmung und Turbulenz in superfluidem Helium im mK Temperaturbereich — •Michael Niemetz, Hubert Kerscher, Dieter Schowalter und Wilfried Schoepe — Universität Regensburg

Mit einer in superfluidem Helium oszillierenden Kugel wird bei Temperaturen unterhalb von 0,5 K, bei denen die normalfluide Komponente sowie die Viskosität verschwinden, intermittentes Schalten zwischen Potentialströmung und Turbulenz beobachtet. Das verdünnte Phononengas befindet sich im ballistischen Regime und somit ist es möglich, Turbulenz in der reinen Superflüssigkeit zu untersuchen. Die Methode benutzt supraleitende Levitation, um eine magnetische Mikrokugel (r ≈ 0,1 mm) zwischen zwei horizontalen supraleitenden Oberflächen (d = 1 mm) zu positionieren, zwischen denen sich flüssiges Helium befindet. Die Kugel wird resonant (≈ 150 Hz) zu vertikalen Schwingungen um Ihre Gleichgewichtslage angeregt. Die Amplitude der angetriebenen Schwingung ist dabei ein Maß für die Dämpfung, welche im Fall der Potentialströmung durch ballistische Streuung an Phononen verursacht wird, im Fall von Turbuluenz durch eine sehr starke nichtlineare turbulente Reibung. In einem Übergangsbereich der antreibenden Kraft ist das System instabil und schaltet intermittent zwischen beiden Strömungsformen um. Das Phänomen wurde bis zu Temperaturen von 25 mK beobachtet und statistische Untersuchungen von Zeitreihen bei unterschiedlichen antreibenden Kräften und Temperaturen durchgeführt. Es ergibt sich eine temperaturunabhängige Schaltwahrscheinlichkeit, unterschiedlich für die beiden Schaltrichtungen.