Кіріспе
Суперсұйық гелий-4-тің (квазибөлшектің) ұжымдық қоздырылысы. Теориялық физикада ротон – суперсұйық гелий-4 және Бозе-Эйнштейн конденсаттарында ұзақ қашықтықтағы дипольдік өзара әрекеттесулер немесе спин-орбиталық байланыстар арқылы көрінетін элементар қоздыру немесе квазибөлшек. Бұл суперсұйықтағы элементар қоздырулардың дисперсиялық байланысы бастапқы нүктеден сызықтық өсуді көрсетеді, бірақ импульс өскенде алдымен энергияның максималды, содан кейін минималды мәнін көрсетеді. Сызықтық аймақтағы импульстары бар қоздырулар фонондар деп аталады; минималға жақын импульстары барлары ротондар деп аталады. Максималға жақын импульстары барлары максондар деп аталады. "Ротонға ұқсас" термині 3D метаматериалдардағы ең жақын көршілес байланыстан тыс болжамды өзіндік режимдер үшін де қолданылады. Мұндай "ротонға ұқсас" дисперсиялық байланыстың байқалуы, бөлме температурасында дыбыс жиілігіндегі канал негізіндегі метаматериалдағы акустикалық қысым толқындары үшін де, ультрадыбыс жиілігіндегі микромасштабты метаматериалдағы көлденең серпімді толқындар үшін де көрсетілді.
In theoretical physics, a roton is an elementary excitation, or quasiparticle, seen in superfluid helium 4 and Bose–Einstein condensates with long range dipolar interactions or spin orbit coupling. The dispersion relation of elementary excitations in this superfluid shows a linear increase from the origin, but exhibits first a maximum and then a minimum in energy as the momentum increases. Excitations with momenta in the linear region are called phonons; those with momenta close to the minimum are called rotons. Excitations with momenta near the maximum are called maxons. The term "roton like" is also used for the predicted eigenmodes in 3D metamaterials using beyond nearest neighbor coupling. The observation of such a "roton like" dispersion relation was demonstrated under ambient conditions for both acoustic pressure waves in a channel based metamaterial at audible frequencies and transverse elastic waves in a microscale metamaterial at ultrasound frequencies.
Модельдер
Бастапқыда ротон спектрін 1947 жылы Лев Ландау феноменологиялық тұрғыдан енгізген. Қазіргі уақытта ротон спектрін әртүрлі дәрежеде сәттілікпен және негізділікпен түсіндіруге тырысатын модельдер бар. Мұндай модельдің кез келгені спектрдің өзінің пішінін ғана емес, сонымен қатар дыбыс жылдамдығы және сұйық гелий-4 құрылымдық факторы сияқты басқа да байланысты өлшемдерді де түсіндіруі тиіс. Ротон спектрін зерттеу үшін гелийге микротолқынды және Брэгг спектроскопиясы жүргізілді.
Бозе-Эйнштейн конденсациясы
Ротонның Бозе-Эйнштейн конденсациясы да ұсынылып, зерттелді. Оның алғашқы байқалуы 2018 жылы хабарланды. Белгілі бір жағдайларда ротонның ең төмен нүктесі 2019 жылғы тәжірибелерде көрсетілгендей, супертұйық деп аталатын кристалдық қатты құрылымға әкеледі.