Ионы бария в жидком гелии

Abstract

Обсуждаются различные свойства кластеров бария (заряженных либо нейтральных), внедренных в жидкий гелий. Предложена модель, в которой отдельный атом бария не образует отрицательного иона, а кластер, составленный из большого числа атомов бария, такой способностью обладает. В приложениях это свойство важно для объяснения наблюдаемых деталей в экспериментах с лазерной абляцией поверхности металлического бария в жидком гелии. Отмечена качественная разница в механизмах образования квазиодномерных цепей из металлической либо диэлектрической пыли при ее внедрении в сверхтекучий гелий. Для диспергированного металла хорошо «смотрится» дендритный сценарий пробоя в плоском конденсаторе с конечной разностью потенциалов между пластинами, заполненном металлической пылью. В диэлектрической задаче не удается использовать дендритный механизм развития кластера. Здесь говорят об участии в сборе мелких частиц вихревых полей сверхтекучей жидкости. Однако детали этого механизма плохо согласуются с имеющимися наблюдениями. В работе намечается альтернатива вихревому сценарию образования длинных цепей с диэлектрическими звеньями.

Обговорюються різні властивості кластерів барію (заряджених або нейтральних), впроваджених в рідкий гелій. Запропоновано модель, в якій окремий атом барію не утворює від’ємного іона, а кластер, складений з великого числа атомів барію, такою здатністю володіє. У застосуваннях ця властивість важлива щодо пояснення деталей у експериментах з лазерної абляції поверхні металевого барію в рідкому гелії, які спостерігаються. Відзначено якісну різницю у механізмах утворення квазіодновимірних ланцюгів з металевого або діелектричного пилу при його упровадженні в надплинний гелій. Для диспергованого металу добре «виглядає» дендритний сценарій пробою в плоскому конденсаторі з кінцевою різницею потенціалів між пластинами, який заповнено металевим пилом. У діелектричній задачі не вдається використовувати дендритний механізм розвитку кластера. Тут кажуть про участь в зборі дрібних частинок вихрових полів надплинної рідини. Однак деталі цього механізму погано узгоджуються з наявними спостереженнями. У роботі намічається альтернатива вихровому сценарію утворення довгих ланцюгів з діелектричними кільцями.

Various properties of barium clusters (charged or neutral ones) embedded into liquid helium are discussed. The model in which a separate barium atom does not form a negative ion is proposed. A cluster formed of a large number of barium atoms possesses this ability. In applications, this property is important to explain the observed details in experiments with laser ablation of barium metal surface in liquid helium. A qualitative difference in the mechanisms of formation of quasi-one-dimensional chains of metal or dielectric dust under its implantation into superfluid helium is noted. For a dispersed metal, a dendritic scenario for breakdown in a parallel plate capacitor, filled with metal dust, with a finite potential difference between planes looks good. In a dielectric problem, one does not manage to use a dendritic mechanism of cluster development. One speaks there of participation in gathering of fine particles of vorticity fields of a superfluid. However, the details of this mechanism do not agree with the existing observations. An alternative to a vortex scenario for formation of long chains with dielectric links is outlined in the present work.