Достижение ученых Института физических проблем им. П.Л. Капицы (ИФП) РАН, впервые получивших β-фазу сверхтекучего гелия-3, позволит лучше понять поведение так называемых нетрадиционных, в том числе высокотемпературных сверхпроводников и даст возможность заглянуть внутрь нейтронных звезд, в недрах которых при огромных давлениях вещество обретает похожие свойства.

О наличии двух фаз гелия-3 в состоянии сверхтекучей жидкости было известно с начала 1970-х гг. Переход гелия-3 в сверхтекучую А-фазу был обнаружен при температуре 2,6 милликельвина, переход в В-фазу происходит при 2,07 милликельвинов. Свойства этих фаз оказались столь разнообразными, что вокруг их изучения возникла целая область физики сверхнизких температур – физика сверхтекучего гелия-3.

В ходе дальнейших исследований было обнаружено существование при определенных условиях и других фаз сверхтекучего состояния гелия-3. В частности, теоретически было давно предсказано образование так называемой β-фазы. Ученым ИФП РАН впервые удалось выделить новую фазу сверхтекучего гелия-3 практически. Для этого гелий-3 был заключен в нематический (нитевидный) аэрогель (см. фото выше), силикатную наноструктуру, состоящую из нитей, которые образуют жесткий каркас с пористостью 97–99 %. Помещенный в такую среду сверхтекучий гелий-3 воспринимает аэрогель как примесь, которая модифицирует его свойства.

Аэрогель прикреплялся к механическому резонатору, и исследовались резонансные свойства этой системы в зависимости от температуры. Переход гелия-3 в ту или иную фазу сопровождался изменением плотности сверхтекучей компоненты и тем самым влиял на резонансную частоту. Этим методом были зарегистрированы предсказанные переходы в сверхтекучую β-фазу. Было установлено, что интервал температур, в котором существует β-фаза, пропорционален величине магнитного поля.

Подробнее см. в статье Superfluid β phase of ³He, V. V. Dmitriev, M. S. Kutuzov, A. A. Soldatov, and A. N. Yudin, Phys. Rev. Lett. 127, 265301 – Published 23 December 2021.

Редакция сайта РАН