Учёные сгенерировали в жидком гелии многоэлектронные пузыри с помощью ультразвука

Речь идет о новом методе увеличения плотности заряда. Ученые использовали для своего эксперимента жидкий гелий, который, даже переходя в газообразное состояние, сохраняет плотность заряда в создаваемом с помощью ультразвука пузыре. Для осуществления данного эксперимента был использован принцип Паули, который распространяется на кулоновское отталкивание как сила, воздействующая на электрон на поверхности исследуемого вещества, а также принцип поляризации жидкости, который создает силу притяжения. Таким образом, создается двумерная электронная система с возможностью создания полостей в жидкости, где наблюдается большое количество электронов.

Многоэлектронный пузырь сформировывается благодаря большой плотности электронов свыше 2×10¹³ на м². При таких показателях проявляется квантовое плавление, при котором наблюдается неустойчивость электронов. Чтобы управлять ею, учёные зарядили тонкую пленку гелия. И хоть это привело к возникновению различных дефектов и потере электронов, тем не менее, с таким подходом удалось увеличить концентрацию электронов на два порядка. Затем с помощью специального лабораторного оборудования учёные провели экспериментальное наблюдение электронной системы, в которой происходил квантовый эффект. На изготовленную из бета-радиоактивного никеля-63 тонкую фольгу, чтобы зарядить поверхность жидкого гелия, воздействовали ультразвуком, сфокусированным вблизи, и провели высокоскоростную съемку. Когда интенсивность ультразвука была повышена до критических показателей, поверхность жидкого гелия претерпела деформацию: сначала из неё вылетели капельки, сформировавшиеся в тонкие столбики, после чего образовались глубокие ямки. Под воздействием электрического поля в каждом углублении происходило увеличение концентрации электронов, что в конечном итоге привело к образованию большого количества многоэлектронных пузырьков.

Однако не только ультразвук влиял на их возникновение — по крайней мере три параметра были замешаны в данном явлении, в том числе: акустическое воздействие с определённой длительностью, а также напряжение, создаваемое на ультразвуковом источнике и верхнем кольце, находящемся под воздействием электрического поля. В зависимости от того, какое напряжение было подано на кольцо и источник, возрастала или снижалась вероятность получения многоэлектронных пузырей. При этом наблюдалась прямая зависимость между шириной образующихся ямок и концентрацией электронов в их центре. Когда ученые включили в свой эксперимент новый параметр — температуру, выяснилось, что из-за плохой теплопроводности гелия при температуре 2,5 Кельвина время существования пузырьков сильно увеличилось.

---

Бренды по теме

OHAUS Corporation Hanna Instruments WTW Olympus Corporation