J. Phys. France 41, 701-706 (1980)
DOI: 10.1051/jphys:01980004107070100

Transmission of sound at the liquid-solid interface of helium : a new probe of melting kinetics

B. Castaing¹ et P. Nozières<sup>2

1</sup>  Groupe de Physique des Solides de l'Ecole Normale Supérieure, 24, rue Lhomond, 75231 Paris, France
²  Institut Laue Langevin, B.P. 156, Grenoble, France

Abstract
An incoming acoustic wave produces an a.c. discontinuity of chemical potential, Δ μ at a liquid-solid interface. If melting is fast enough, it responds to such an excitation. We show that in quantum systems, in which heat can be evacuated via convection, such an a.c. melting does occur. It may give rise to a spectacular decrease in sound transmission, and to a conversion mechanism from first to second sound. We analyse that effect, and we propose an experiment that should give access to the kinetics of melting when it is too fast to be observed by d.c. methods.

Résumé
Une onde acoustique produit une discontinuité alternative de potentiel chimique, Δμ, lorsqu'elle traverse un interface liquide-solide. Si la fusion est assez rapide, elle peut répondre à une telle excitation. Nous montrons qu'un tel effet existe dans les systèmes quantiques, où la chaleur peut être évacuée par convection. Cet effet peut conduire à une réduction spectaculaire de la transmission acoustique; il permet en outre une conversion du premier son en second son. Nous analysons le phénomène en détail, et nous proposons une expérience qui devrait donner accès à la cinétique de la fusion, dans des conditions où celle-ci est trop rapide pour être observée en continu.

PACS
6740M - First sound.
6740P - Transport processes, second and other sounds, and thermal counterflow; Kapitza resistance.
6780G - Thermal properties.

Key words
convection -- liquid helium sound propagation -- liquid helium 4 -- melting -- second sound -- solid helium