$^3$He杂质对固态$^4$He影响的复合扭摆振荡器研究

我们测量了含有$^3$He杂质浓度（$x_3$ = 0.3, 3, 6, 12 和 25，单位为10$^{-6}$）的固态$^4$He样品在两种共振模式频率（$f_1$ = 493 Hz 和 $f_2$ = 1164 Hz）下、温度（$T$）介于0.02 K至1.1 K之间时，对复合扭摆振荡器引起的频移和耗散。$f_1$模式的分数频移远小于$f_2$模式。观测到的频移在$T$升高至0.3 K以上时持续减小，并且在所有$x_3 \geq$ 3 ppm的样品中，传统的非经典转动惯量分数并未得到良好定义。在所有样品中，$f_2$模式耗散峰出现的温度均高于$f_1$模式。在所有样品中，$f_1$模式的耗散峰幅度均大于$f_2$模式。通过模式频率与峰值温度倒数之间的Arrhenius图，为每个样品提取了活化能和特征时间（$\tau_0$）。所有样品的平均活化能为430 mK，在$x_3$ = 0.3至25 ppm的样品中，$\tau_0$的范围为2$\times 10^{-7}$ s至5$\times 10^{-5}$ s。特征时间与$x_3^{2/3}$成正比。观测到的耗散温度依赖性与简单Debye弛豫模型的预期一致，前提是分别调整每个模式的耗散峰幅度。观测到的频移大于模型预期值。观测值与模型频移之间的差异在较高频率模式下更为显著。