Microwave-induced magnetooscillations and absolute negative conductivity in the multisubband two-dimensional electron system on liquid helium
结果表明，在正常施加的磁场下，微波共振引起的上表面子带的非平衡填充可能是液氦上二维电子系统的绝对负电导和零电阻态的起源.相反的半导体系统中报告的类似效果，一个振荡的符号变化校正的直流磁导率出现由于准弹性迭代子带散射，不涉及光子。给出的分析解释了最近观察到的电子在液氦上的显著磁振荡和零电阻状态。
2010-10-05 cond-mat.other
Visualization of Oscillatory Electron Dynamics on the Surface of Liquid Helium
我们测量了5个Corbino电极在$\sim$ 0.3K的液氦上二维表面电子在垂直磁场和微波辐射下的自发振荡产生的信号。分析使用多尺度，时间分辨的方法产生的结果与磁等离子体调制慢表面重力波，后者需要考虑的第三维。计算来自不同位置的电极对的信号之间的相位差和相位相干性使得能够重建氦表面上的电子动力学。
2021-11-24 cond-mat.other
Thermionic Emission, Multielectron Bubbles, and A Novel Electron Collector in a Liquid Helium Environment
我们研究了两种在液氦环境中产生电子的技术。一个是在气相中的低温电池与超流氦膜覆盖所有表面的钨丝的电子发射;另一个是操作浸没在散装液氦的发光灯丝。给出了稳态和快速扫描I-V曲线及电子电流产额。这些具有负动态电阻区的曲线与真空管灯丝的曲线明显不同。采用一种新型的低温汽相电子收集器测量发射电流，该收集器可去除收集器表面的氦绝缘膜。我们还讨论了我们在液氦中用一种新方法产生多电子泡（MEBs）的成果。
2008-12-24 cond-mat.other cond-mat.supr-con
Quantum nucleation of gas bubbles in liquid helium
在负压下的液氦代表了一种独特的可能性，用于研究在低至绝对零度的低温下空穴的成核和生长动力学。我们分析了空泡的生长动力学，确定了量子空泡率的温度行为以及经典和量子空泡机制之间的交叉温度。正常流体$^3$ He和超流流体$^4$ He中不同的能量耗散过程导致了$^3$ He和$^4$ He在热量子交叉温度以下空化率的不同温度行为。
2021-09-22 cond-mat.other
Cavitation of Electrons Bubbles in Liquid Helium Below saturation Pressure
本文采用Hartree型电子-氦势，结合液态$^4$ He和$^3$ He的密度泛函描述，研究了电子泡在负压下的爆炸.气泡爆炸的临界压力已被确定为温度的函数。已经发现，这个临界压力非常接近液氦在电子存在下变得全局不稳定的压力。结果表明，在高温下，毛细管模型高估了临界压力。我们已经检验过，一个常用的、相当简单的电子-氦相互作用产生的结果与用更精确的哈特里型相互作用得到的结果非常相似。我们估计，电子泡的热量子成核的交叉温度是非常低的，为6 mK的顺序为$^4$ He。
2005-02-16 cond-mat.other
Density domains of a photo-excited electron gas on liquid helium
库仑效应对液氦上光激发电子气稳定范围的影响有利于形成不同密度的畴。域似乎消除或大大减少了具有负导电性的区域。密度域结构的分析可以解释最近报道的光激发电子气的显着观察。
2016-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Spin Collective Modes of Two-Species Fermi Liquids: Helium-3 and Atomic Gases near the Feshbach Resonance
本文从理论上研究了极化平衡态和极化非平衡态两种费米液体的自旋集体模。我们探讨了发散的s波散射长度对这些模式的影响，如发生在费米原子气体中的费什巴赫共振附近。我们比较了这些原子气体模式与传统的氦-3系统，我们发现，他们不同于传统的系统，并通过费什巴赫共振的间隙和自旋刚度可调。
2008-06-30 cond-mat.other
Counting Individual Electrons on Liquid Helium
我们表明，少量的电子，包括一个电子，可以在一个新的静电陷阱以上的超流氦表面举行。在5微米直径的氦池中使用微加工电极产生势阱。电子从氦微通道上的电子库注入阱中。它们分别检测使用超导单电子晶体管（SET）作为静电计。当电子一个接一个地离开陷阱，直到陷阱空了，可以观察到库仑阶梯。提出了一种基于电子陷阱阵列的可扩展量子信息处理器的设计
2004-05-05 cond-mat.other
Are there Helium-like Protonic States of Individual Water Molecules in Liquid H2O?
是否有迹象表明，液态水中的单个H2O分子可以失去它们的弯曲结构，即质子放弃了它们的刚性角相关，并且在很大程度上表现出不相关性，类似于氦基态中的电子？与液态水的双态图像一致，这将允许四配位和球形水分子在液体中热共存。在XY ~ 2型受限三原子的Hooke-Calogero模型中，能量较低的零轨道动量态在无约束时是弯曲的，当约束强度f增大时，零轨道动量态可以变为类氦态。对于各个状态，这发生在不同的f值处。事实证明，在f = 2.79时，弯曲态和类氦态可以热共存。为了更精确地描述类氦角关联，给出了氦原子基态电子边缘关联的最大熵估计。关键词：液态水，分子结构，惰性气体，禁闭，两态理论，非玻恩-奥本海默波函数
2015-12-16 cond-mat.other physics.chem-ph
A Luttinger Liquid Core Inside Helium-4 Filled Nanopores
当氦-4被冷却到2.17 K以下时，它会经历一个相变，变成一种全新的物质状态，称为超流体，它支持无粘性的流动。这种类型的无耗散传输可以通过迫使氦穿过普通液体无法渗透的狭窄处来观察。最近的实验已经强调了制造具有纳米半径的光滑孔的可行性，其接近真正的一维极限，其中相信玻色子系统（如氦-4）可能具有与三维截然不同的行为。一维系统被预测为具有线性流体动力学描述，称为Luttinger液体理论，其中没有类型的长程序可以持续。在孔隙半径很小的极限下，Luttinger液体理论预测通道内的氦表现为一种准超固体，所有相关性在零温度下随距离的幂律函数衰减。我们已经进行了大规模量子蒙特卡罗模拟的氦-4在不同半径的纳米孔在低温下与现实的氦-氦和氦-孔的相互作用。结果表明，纳米孔内的氦形成了围绕核心的同心圆柱壳，可以通过Luttinger液体理论进行描述，并提供了对这种有趣的低维物质状态的实验检测的令人兴奋的可能性的见解。
2012-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Luttinger Liquid in the Core of Screw Dislocation in Helium-4
在第一性原理蒙特卡罗模拟的基础上，我们发现六方晶系He_4晶体中沿六方轴的螺位错具有超流核的特征。这是规则准一维超固体的第一个例子，也是规则Luttinger液体系统最干净的例子之一。相比之下，固态氢中相同类型的螺旋位错是绝缘的。
2007-07-27 cond-mat.other
A low power photoemission source for electrons on liquid helium
液氦表面的电子是一个被广泛研究的系统，也可能提供一种有前途的方法来实现量子计算机。这些研究中的一个实验挑战是在不加热低温系统的情况下以可靠的方式在氦表面上产生电子。依赖于来自锌膜的光电发射的电子源先前已经使用加热低温系统的高功率连续光源进行了描述。这项工作已被复制更compatibility通过使用低功率脉冲灯，避免任何加热。对于每一个光脉冲，大约5e3个电子被收集在1平方厘米的氦表面上。一个时间分辨的实验表明，电子要么发射或隧道通过1eV的障碍所形成的薄超流氦膜上的锌表面。未观察到截留或气泡形成的证据。
2010-06-22 cond-mat.other
A thermodynamically consistent Ginzburg-Landau model for superfluid transition in liquid helium
本文提出了一个考虑温度和密度变化的液氦超流-正常相变的热力学自洽模型。相变是通过一个序参量，根据金斯堡-朗道理论，强调超流性和超导性之间的类比。假设速度的法向分量是可压缩的，并恢复了通常的液氦相图。此外，连续性方程导致密度和温度之间的依赖关系与实验数据一致。
2012-11-15 cond-mat.other math-ph math.MP
Universality of rotons in liquids, generalized superfluidity criterion and helons in helium II
对实验数据的分析表明，在超流氦中，除了声子-声子激发外，还必然存在至少一个能谱强烈依赖于温度的基元激发分支。在此基础上，考虑到液氦从超流态到正常态的相变过程中临界速度应为零，将Landau超流性判据推广到几个基元激发分支。我们假设氦原子到超流态的跃迁对应于一个新的依赖于粒子间相互作用的带隙激发谱。这种间隙只存在于超流态，在向正常态转变的温度下消失。激发的声子-声子分支对超流性没有决定性的影响。与声子一样，Rotons也不是超流氦的特殊激发，而是作为液态的普遍激发存在，并在不同的液体中形成连续的激发分支。这一观点得到了实验和数值的证实。
2013-06-14 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Sub-barrier cavitation regime in liquid helium
本文从模型薛定谔方程出发，考虑了液氦中空穴的隧穿机制，得到了3 He和4 He的负压阈值随温度的变化关系。本文给出了在Lenard-Jones相互作用势近似下计算平面和曲面界面的表面张力系数的结果。它表明，温度依赖性的临界压力在空化开始是逐步的性质。得到的临界压力值与实验数据符合得很好。
2019-10-24 cond-mat.other physics.flu-dyn
Nucleation of helium in liquid lithium
Polytechnical University of Catalonia-Barcelona Tech（加泰罗尼亚理工大学）；Barcelona School of Telecommunications Engineering（巴塞罗那电信工程学院）
聚变能源是未来脱碳能源系统的一个有前途的替代方案。为了可持续发展，未来的核聚变反应堆必须自己生产氚。在所谓的反应堆增殖层中，锂的中子轰击将产生所需的氚，但也产生氦，由于氦在液态金属中的溶解度非常低，氦可以触发成核机制。了解潜在的微观过程对于提高聚变能量转换过程的效率、可持续性和可靠性非常重要。在某些设计中用作繁殖材料的液态金属中自发产生氦滴或气泡可能是繁殖毯性能的严重问题。这一现象尚待充分研究和理解。这项工作的目的是提供一些洞察力的锂和氦的混合物在实验相应的操作条件下（843 K和0.1和7 GPa之间的压力）的行为。我们报告的热力学，结构和动力学性质的锂-氦混合物的微观研究，作为第一步，在核聚变发电厂的环境模拟。我们介绍了一个微观模型，旨在描述形成的氦滴在热力学范围内考虑。当压力增加到0.175 GPa以上时，观察到从可混溶的均匀混合物到相分离的混合物的过渡，其中氦滴成核。锂的扩散系数（2 μ 2 /ps）与参考实验数据非常一致，而氦的扩散系数在1 μ 2 /ps的范围内，并且随着压力的增加而趋于减小。已发现氦滴的半径在1到2 μ m之间。
2021-07-19 cond-mat.other
Low-Temperature Mobility of Surface Electrons and Ripplon-Phonon Interaction in Liquid Helium
超流氦表面上的二维电子系统的低温直流迁移率是由纵向动量转移到散装液体的最慢阶段决定的，即由液氦的表面和体积激发的相互作用决定的，它随温度迅速降低。因此，低频迁移率的温度依赖关系为μ_{dc} = 8.4 × 10 ^{-11}n_e T^{-20/3} cm ^4 K^{20/3}/（Vs），其中n_e为表面电子密度。得到了加压电场（kV/cm）与温度（K）的关系T^{20/3}E_ \perp^{-3} <<2 × 10 ^{-7}，驱动场频率ω<10 ^8 T^5 K^{-5}s^{-1}，在此条件下可以观察到上述效应。特别地，E_ \perp = 1 kV/cm对应于T < 70 mK和ω/2π< 30 Hz。
2010-04-27 cond-mat.other
Cavitation on single electron bubbles in liquid helium at small negative pressure
负压下的液氦为研究凝聚介质中的宏观量子成核现象提供了一种独特的可能性。我们分析了在低至绝对零度的低温下单电子泡的量子空穴率。能量耗散和声发射过程导致了正常流体$^3$ He和超流体$^4$ He在热量子交叉温度以下量子空化率的不同温度行为。讨论了快速形核线在温压相图中的位置。
2022-03-03 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
A coordinated wavefunction for the ground state of liquid helium-4
本文给出了强关联玻色系统基态的变分近似。这种解释超越了Jastrow-Feenberg函数形式，并明确地在波函数的结构中强制执行协调壳。我们将此animals液氦-4与一个简单的三变量参数化的对功能。优化后的波函数被发现给一个很好的描述流体中的中程相关性。我们还证明了使用这种方法来研究非均匀系统的可能性。相分离和自由表面自然出现在这个波函数，即使它是由短程二体函数，不包含单体项。因为没有明确的表面描述是必要的，这提供了一个强大的描述工具的集群状态。
2015-11-20 cond-mat.other
Design of acoustic diffraction plates for manipulating ultrasound in liquid Helium
液氦中的许多实验，例如爆炸电子气泡的光学成像，可以在应用条件下研究单个粒子，涉及使用压电换能器产生的超声波。以前的研究要么使用平面换能器，这限制了最大声强和空间分辨率，要么使用弯曲换能器，这只允许在固定焦点处进行观察，并且难以施加均匀的电场。在本文中，我们介绍了使用声衍射板在液氦放大超声压力振荡在一组任意的主焦点耦合大量的次级焦点，所有这些都可以自由地移动，通过改变超声频率。频率依赖性还允许我们在表面产生受控的法拉第不稳定性，这使得能够产生具有所需参数的多电子气泡。
2022-03-11 cond-mat.other cond-mat.soft
Frequency-doubled scattering of symmetry-breaking surface-state electrons on liquid Helium
任何具有破缺本征态的系统都能有效地辐射出倍频的光子，这就是二次谐波产生。本文研究了液氦表面态电子系统的二阶非线性效应。由于本征态的破缺，我们证明了表面态电子的两个能级之间的拉比振荡可以超越通常的共振驱动实现。因此，可以有效地辐射具有所施加驱动的两倍频率的电磁场。这可以被视为倍频荧光，有趣的是，它在不寻常的太赫兹范围内工作。
2013-03-18 cond-mat.other quant-ph
Thermodynamically consistent equilibrium properties of normal-liquid Helium-3
Greywall所得到的正常液态氦-3的比热C_{V}（T，V）和在某一温度T_0下的摩尔体积V（T_0，P）的高精度数据，包含了零磁场下该相的完整热力学信息。这使我们能够计算的T和P的依赖正常液体氦-3的所有平衡性质在一个物理上一致的方式为广泛的参数。以图表形式收集了熵S（T，P）、定压比热C_P（T，P）、摩尔体积V（T，P）、压缩系数κ（T，P）和热膨胀系数α（T，P）的结果。这提供了第一套完整的标准液态氦-3平衡量的物理一致值。例如，我们发现，α（T，P）在低温下具有令人惊讶的复杂的压力依赖性，并且α（T，P）对T的曲线在所有压力下都不会在一个单一温度处相交，这与威尔克斯在氦的全面调查中提出的曲线相反。在cond-mat/9906222 v3中纠正：在cond-mat/9906222 v1和v2的表I中，系数d_0的符号印刷错误。它现在正确地读取d_0=-7.1613436。本文的所有结果都是在d_0值正确的情况下得到的。(We感谢E。Collin，H. Godfrin和Y. Bunkov发现了这个印刷错误。）
2005-09-02 cond-mat.other
Structure of metastable 2D liquid helium
我们提出了一个新的亚稳，超流相以上的晶体基态在二维4 He密度> 0.065 1/A^2的扩散蒙特卡罗（DMC）的结果。该态是各向异性的，具有六角轨道序。这意味着液-固相变有两个阶段：从各向同性超流体到六角超流体的二级相变，接着是将原子局域化为三角形晶体有序的一级相变。该亚稳六方相具有有限的凝聚分数，为超固态晶界的超流现象提供了一个自然的解释。
2008-06-25 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Quantum Hamilton-Jacobi Equation and Broken Symmetry in Hydrodynamics of Liquid Helium II
根据玻姆的量子理论和彭罗斯与昂萨格的平均场的相位相干性，证明了He Ⅱ自由表面的行为类似于经典流体。本文从量子涨落耗散的角度讨论了外场作用下宏观玻色系统在自由表面的对称性破缺。首先，我们应用这种特殊的普遍行为来解释超流性在涡核处的破裂。其次，我们解决了一个长期困扰与朗道的双流体模型在自由表面上的旋转He II在引力场。
2005-09-11 cond-mat.other
On the possibility of a significant increase in the storage time of ultracold neutrons in traps coated with a liquid helium film
结果表明，超冷中子阱的粗糙内壁可以涂上一层比超冷中子穿透氦的深度厚得多的超流氦膜。这种涂层应该可以将阱壁吸收引起的超冷中子损失率降低几个数量级。结果表明，三角形粗糙度比矩形粗糙度更能有效地降低超冷中子的损失率。三角形粗糙度在技术上更容易实现，并且这种衍射光栅在工业上制造。还提出了其他方法来增加保护性氦膜的厚度。
2022-02-03 cond-mat.other nucl-ex
Phases of Superfluid Helium in Smooth Cylindrical Pores
两个不同的微观相已被观察到通过非弹性中子散射的超流氦限制在高度单分散，光滑，一维二氧化硅孔隙。当氦在孔壁上形成薄膜时，它支持显著修改的声子-旋子谱以及2D表面旋子。这些修改后的声子-旋子模式的能量是一致的预测为一个稀释的，低密度的薄膜，而2D表面的旋子的能量对应于一个致密的薄膜。衬底的相对光滑和弱的表面电势允许形成具有大的稀释区域和仅小的压缩区域的膜。当孔隙中充满液体时，修正的声子-声子谱消失，体模与二维表面声子共存。据推测，块状液体占据孔的核心体积，并且在液-固界面处存在高密度液体层。这些发现清楚地将激发的性质与液体的局部密度联系起来。
2012-11-02 cond-mat.other
Temperature Dependent Energy Levels of Electrons on Liquid Helium
我们提出了测量共振微波吸收的里德伯能级的表面态电子的表面上的超流液氦，在频率范围165 - 220 GHz。在0.1 ~ 2K范围内，共振频率与温度有很强的依赖关系.的实验是在最近的理论计算的重整化的电子能级由于零点和热涟漪，类似于凝聚态兰姆位移。与其他测量和理论预测相比，在189.6 GHz的第一激发态的激发线宽的温度依赖性的贡献。
2017-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Inelastic neutron scattering as a confirmation of a new type of gapped surface excitations in liquid helium
本文分析了在T=0.4K、0.98K和1.3K三种温度下，~5原子层液氦薄膜对中子非弹性散射的实验数据。这些数据以前部分发表过，但在这里我们以更好的质量和不同的温度呈现它们。中子散射强度图，除了先前已知的声子和ripplon的色散，提出了一个分支的带隙表面激发的活化能$\sim 4.5$ K和色散类似的预期的表面子-氦原子的束缚量子态以上的液氦表面，提出和理论研究。这些数据，可能，提供了第一个直接的实验证实surfons。在此之前，这些表面激发只得到间接的实验证实，根据表面张力系数的温度依赖性和它们与表面电子的相互作用。表面子作为一种附加的表面激发的存在，虽然还存在争议，但对He表面的各种物理性质是非常重要的。我们还分析了以前的数值结果在液氦中的激发，并认为，表面激发类似的表面已获得了数值计算和所谓的共振界面态。
2018-11-12 cond-mat.other quant-ph
Effect of Crystal Growth Rate on Liquid-like Droplets Formation in the hcp Solid Helium
本文用核磁共振技术研究了六方晶系（hcp）固体氦（含1% $^3$ He的$^4$ He）样品。样品通过阻塞毛细管法以不同的生长速率（约8、2和0.08 mK/s）生长。NMR技术通过在$1.3-2.0$ K的温度和34-36巴的压力下测量扩散系数$D$和自旋-自旋弛豫时间$T_2$用于相鉴定。除了hcp相的$D$和$T_2$，我们同时观察到在生长速率为8和2 mK/s的液体中典型的$D$和$T_2$。这意味着液态夹杂物在快速结晶过程中从熔化曲线上被淬灭。它还表明，较慢的生长速率对应于一个较小尺寸的液体状液滴。这是由于$D$的空间限制值较低，最后，在最长的结晶时间没有这些夹杂物。在恒定温度下的NMR实验期间，对于液体状液滴测量的扩散系数也降低，这表明这些液滴的尺寸减小。在熔融曲线附近的样品退火后，液体状液滴消失。
2011-06-30 cond-mat.other
Helium-4 Luttinger liquids in nanopores
本文采用大规模量子蒙特卡罗模拟研究了氦-4流体在纳米孔中的低温特性。在窄孔极限，该系统可以描述的量子流体动力学理论称为Luttinger液体理论与一个大的Luttinger参数，对应于占主导地位的固体趋势和强烈的敏感性钉扎的周期性或随机电位从孔壁。另一方面，对于较宽的孔，中心区域表现得像具有较小Luttinger参数的Luttinger液体，并且可以通过壁电位保护免于钉扎，从而提供了实验检测Luttinger液体的可能性。
2011-06-19 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Thermoelectric transport in a correlated electron system on the surface of liquid helium
本文报道了在液氦表面形成的非简并关联电子系统中的热电输运的直接观测结果。我们发现，微波诱导的激发的电子之间的表面束缚态的垂直跃迁导致其横向流动，我们能够通过采用分段电极配置检测。我们表明，这种电子流的产生是由于塞贝克效应，因此我们的方法提供了一个新的工具来研究热电性的无序相关电子系统。我们的实验结果与基于动力学方程的理论计算符合得很好，并适当考虑了快速电子-电子碰撞。
2021-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Solvation of Intrinsic Positive Charge in Superfluid Helium
基于电子结构计算，确定了超流氦中溶解的本征正电荷的结构为三原子He 3 ^+离子，它通过电荷-电荷诱导偶极相互作用与周围的基态氦原子以两两相加的方式结合.玻色子密度泛函理论计算表明，这种离子形成了著名的阿特金斯雪球溶剂化结构，其中第一个刚性氦壳层与其余液体有效地断开。总能量与氦液滴尺寸N的评估显示了与N=16和N=47附近的溶剂壳的完成相关的不同区域。这些区域可以被分配给幻数，这些幻数出现在N=15和20-50个氦原子之间的范围内的带正电的氦滴中。计算得到的超流氦（18 mHe）中正离子的附加质量远小于实验结果（30-40 mHe），表明可能还有一些未知的附加因素对有效质量的影响。先前的实验和本计算都同意负电荷的有效质量（240-250 m_He）。液氦中溶剂化的负电荷和正电荷之间的主要区别在于，后者形成了一个被高度不均匀的液体结构包围的化学键合的三原子分子，而前者保持为一个分离的电荷，其周围的液体密度平稳变化。
2014-03-26 cond-mat.other physics.atm-clus
Neutrons on a surface of liquid helium
研究了超冷中子（UCN）在由地球引力和水平液氦表面的中子光学排斥的组合势定义的量子态中存储的可能性。我们分析了最低量子态的稳定性，这是最容易受到扰动，由于表面激发，对散射的氦原子在蒸汽中和激发的液体，包括涟漪，声子和表面。这是一个不寻常的散射问题，因为平行于表面的中子的动能可能比垂直于表面的结合能大得多。在0.7 K时，这些UCN的总散射时间常数超过1小时，并随着温度的降低而迅速增加。这种低散射率应能对离散能级方案进行高精度测量，从而改进对短程重力的获取。该系统也可能用于中子β衰变实验。我们还勾画了新的实验概念水平人口和捕获的UCN以上的平面水平镜。
2015-09-21 cond-mat.other nucl-ex nucl-th
Hydrodynamics of Superfluid Helium in a Single Nanohole
首次研究了液氦在半径小于25 nm的单个纳米孔中的流动。通过在50 nm厚的Si 3 N4膜上施加高达1.4 bar的压力差来诱导质量流，并通过质谱法直接测量。在液态He I中，我们的实验结果表明，尽管纳米孔的直径很小，但直径与长度之比为D/L~1的短管对流体没有夹持作用。利用短管流动模型定量地了解了这种粘性流动。在液体He II中，质量流的双流体模型被用来提取在纳米孔中的超流速度在接近超流转变的温度下对于不同的压头。这些速度比较以及现有的数据在其他密闭系统中的液氦的临界超流。
2011-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
