FIRST SOUND AND QUANTUM EFFECTS IN LIQUID NEON

Résumé
Récemment des expériences acoustiques ont confirmé la possibilité que, dans le néon liquide, la vitesse du son présente une dispersion négative - faible mais significative - conformément aux prédictions faites à partir d'expériences de diffusion Brillouin. Les mesures considérées tant acoustiques qu'optiques, ont été effectuées le long de la courbe de tension de vapeur, depuis le point triple jusqu'au-delà du point d'ébullition normale, où une anomalie avait été remarquée pour la conductibilité thermique ainsi que pour la viscosité tangentielle. Il n'y a, par contre, en ce qui concerne la chaleur spécifique, aucune indication d'un comportement particulier dans ce domaine de température. Semblablement, ni la vitesse ultrasonique ni la vitesse hypersonique ne semblent manifester d'anomalie évidente autour du point d'ébullition normale. Par contre la comparaison entre les résultats ultrasoniques (à 30 MHz et à 1,3 MHz) et les valeurs correspondantes obtenues à partir des expériences de diffusion Brillouin indique que la vitesse hypersonique (à 2 GHz) est toujours de 1/2 à 1 1/2 % plus faible que la vitesse mesurée à basse fréquence. Une comparaison semblable dans le cas de l'Argon liquide paraît également indiquer l'existence d'une dispersion négative en accord qualitatif avec les prédictions théoriques, basées sur la forme généralisée des coefficients de transport à fréquence finie et obtenues à partir du spectre des fluctuations de densité calculé au second ordre. Toutefois de tels effets ne peuvent induire qu'une dispersion nettement plus faible que celle observée dans le néon liquide. Ici, le caractère partiellement quantique du Néon pourrait s'avérer responsable de la déviation observée. Cette suggestion est basée sur une évaluation effectuée à partir du théorème des états correspondants. On obtient un accord semi-quantitatif entre l'estimation théorique et la dispersion observée.

Abstract
Recent ultrasonic measurements have confirmed the possible existence of a small but significant negative dispersion in the sound velocity in liquid neon as predicted from Brillouin scattering experiments. The acoustic and the optical experiments were performed along the saturated vapor pressure curve from the triple point to above the normal boiling point, where an anomaly had been reported for the thermal conductivity and for the shear viscosity, whereas there was no indication of any particular behavior in the specific heat. Neither does the ultrasonic velocity nor the hypersonic velocity exhibit evidence for the existence of an anomaly around the normal boiling point. On the other hand comparison of the ultrasonic data (at 30 MHz and 1.3 MHz) with the corresponding values as obtained from Brillouin scattering experiments indicates that the hypersonic velocity (~ 2 GHz) is always lower than the low frequency velocity by 1/2 to 1 1/2 %, a discrepancy which exceeds the experimental errors. A similar comparison in the case of liquid argon seems to indicate the existence of a negative dispersion in the sound velocity in agreement with theoretical predictions, based on the frequency dependence of the transport coefficients and on second order effects in the spectrum of the density fluctuations. However such effects aremuch smaller than the dispersion measured in liquid neon where quantum effects might be responsible for the observed deviation. This behavior is in semi-quantitative agreement with the evaluation based on the Principle of Corrresponding States.