குவாண்டம் திண்மங்கள் 31
குவாண்டம் திண்மங்கள் 31 நிலையிலும் அணுக்கள் ஓய்வு நிலைக்கு வாராமையே இதற்குக் காரணம். பூஜ்யநிலை இயக்கம் ஓர் உள்ளிட அழுத்தமாகச் செயல்படுகிறது. ஹீலிய ஐசோடோப்பு களைத் திண்மநிலைக்குக் கொண்டு வரக்கூடிய வகை யில் அணுக்களை நெருக்கமாக்க வேண்டுமானால் இந்த உள்ளிட அழுத்தத்தை அடக்க வேண்டும். ஹைட்ரஜன்கள் உள்ளிட்ட பிற எல்லாப் பொருள் களும் 10 K மேற்பட்ட வெப்ப நிலைகளில் சொந்த ஆவி அழுத்தத்திலேயே திண்ம நிலையை அடைகின்றன. தம் ஹீலியம்-3, ஹீலியம்-4 ஆகியவற்றுக்கான உருகு நிலை வரைபடங்கள் (melting curves) வடிவத்தில் வேறுபட்டிருக்கின்றன. அவற்றின் துகள்கள் வெவ் வேறு குவாண்டம் புள்ளியியலைப் (quantum statistics) பின்பற்றுவதே இதற்குக் காரணம். ஹீலியம்-4இன் தற்சுழற்சி (கோண உந்தம்) பூஜ்யமாகும். எனவே அது போஸ் புள்ளியியலைப் பின்பற்றும் ஹீலியம்- இன் தற்சுழற்சி 1. அது ஃபெர்மி புள்ளியியலைப் பின் பற்றுகிறது. ஹீலியம்-4க்கான உருகுநிலைக் கோடு, கோட்டைச் சந்தித்த பிறகு மிகவும் தட்டை யாகிறது. இரு கோடுகளும் சந்திக்கிற இடம் மீ பாய்மநிலைக்கு (super. fluid state) மாறுவதைக் குறிக்கிறது. நீர்மத்திலும் திண்மத்திலும் எஞ்சி யிருக்கும் இயல்பாற்றல் (entropy) மிகவும் குறைந்து விடுவதே உருகு நிலைக்கோடு தட்டையாவதற்குக் காரணம். அதன் பிறகு திண்மமாக உறைவது என்பது அழுத்தம் (P), atm 34 33 திண்மர் 32 AD 31 30 29 28 நீர்மம் 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 வெப்பநிலை (T), K படம் 2. ஹீலியம்-3 இன் கட்ட வரைபடம் பருமம் குறைகிற செயல்முறையேயாகும். பெருமளவில் எந்திரவியல் அதில் மிகக் குறைந்த அளவான உள்ளுறை வெப்பமே தொடர்பு கொண்டுள்ளது. ஹீலியம்- 3 இன் உருகுநிலைக் கோட்டில் உருகல் அழுத்தச் சிறுவும் மேம்பட்டுத் தெரிகிறது. அதை விளக்க நீர்ம நிலையின் இயல்பாற்றலையும் திண்ம நிலையின் இயல்பாற்றலையும் கவனிக்க வேண்டும். சாதாரணமாக ஒரு நீர்மமும் அதன் திண்மமும் சேர்ந்து சமநிலையிலிருக்கும் போது, நீர்மத்தின் இயல் பாற்றல் மிகுதியாக இருக்கிறது. ஆனால் ஹீலியம்-3 திண்மத்தில், தற்சுழற்சி அமைப்பு அதன் திசை சார் பண்புள்ள (orientational} இயல்பாற்றல் அளவைச் சில மில்லி கெல்வின் அளவுக்குள் அடக்கி நிறுத்தி வைத்திருக்கிறது. பின் விளைவாக 0.32 K வெப்ப நிலைக்குக் கீழே திண்மத்தின் இயல்பாற்றல் மிகுதி யாக உள்ளது. 0.32K வெப்பநிலையில் உருகல் அழுத் தம் சிறுமமாக இருக்கிறது. உருகுநிலைக் கோட்டின் dp சரிவு இயல்பாற்றல் வேறுபாடு S-S. நீர்மத் dt தின் பருமம் Vir திண்மத்தின் பருமம் Va ஆசிய வற்றுக்கிடையான தொடர்பைப் பின்வரும் கிளாசியஸ் கிளேபீரான் ( Clausius Clapeyron, சமன் பாட்டிலிருந்து பெறலாம். dp JT இந்தச் சரிவு 0.32 K வெப்பநிலைக்குக் கீழே எதிரினமாக இருக்கிறது. அழுத்தம் சிறுமமாக இருப்பதன் காரணமாக நீர்மத்தைத் திண்மமாக உறையவைக்க வெப்பத்தைச் சேர்க்க வேண்டியதொரு விந்தையான சூழ்நிலை தோன்றுகிறது. இந்தச் செயல்முறையின் மறுதலை யான, அழுத்தத்தால் வெப்ப மாற்றீடற்ற (adiabatic) உறைதல் என்பது ஒரு முக்கியமான செயல்முறை இது ஹீலியம்-3 நீர்மத்தையும், திண்மத்தையும் ஏறத்தாழ ஒரு மில்லி கெல்வின் வெப்பநிலை குளிர வைக்க விரிவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. 2007.7 ஹீலியம் - 3 இல் அணுக்கருத் தற்சுழற்சி. பழங் காள்கைகளின் படி (classical theory) இயங்கு கிற, திறைமிக்க துகள்கள் அடங்கிய திண்மங்களில் அணுக்கருத் தற்சுழற்சிகளுக்கிடையான வலுவுற்ற இருமுனைப் (dipolar) பரிமாற்று வினைகள் காரண மாக, 10-*K அளவிலான வெப்ப நிலைகளில்தான் தற்சுழற்சிகள் ஒருதிசைப்படுகின்றன. செம்புப் போன்ற பொருள்களில் அணுக்கருக்களிலிருந்து காந்தத் தன்மையை நீக்குவதன் மூலம் 10–1K அவ விலான வெப்பநிலைகளை எட்டுவதில் இந்தப் பண்பு உதவுகிறது. 2
