Journal of Experimental and Theoretical PhysicsJournal of Experimental and Theoretical Physics0044-45103034-641XRussian Academy of Science10.7868/S3034641X25080073ТРИПЛЕТНЫЕ ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ИОНЫ ВОДОРОДА В ЖИДКОМ ГЕЛИИТРИПЛЕТНЫЕ ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ИОНЫ ВОДОРОДА В ЖИДКОМ ГЕЛИИDugaevA.M.ДюгаевА.М. dugaev_am_noemail@ras.ruGrigor'evP.D.ГригорьевП.Д. grigor'ev_pd_noemail@ras.ruKocevV.D.КочевВ.Д. kocev_vd_noemail@ras.ruLebedevaE.V.ЛебедеваЕ.В. lebedeva_ev_noemail@ras.ruИнститут теоретической физики им. Л.Д. Ландау Российской академии наукИнститут теоретической физики им. Л.Д. Ландау Российской академии наукИнститут теоретической физики им. Л.Д. Ландау Российской академии наук; Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау Российской академии наук; Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»; Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»; Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»Институт физики твердого тела Российской академии наукИнститут физики твердого тела Российской академии наук010820251682196200

В природе существуют только синтетные отрицательные ионы водорода H с полным электронным спином = 0. Мы предсказываем, что в жидком гелии можно наблюдать также и триплетные ионы H со спином = 1. Эффект связан с локализацией электрона в гелии в пузырьке радиуса около 2 нм. Атом водорода H имеет положительный потенциал μ ≈ 34 K в жидком гелии, а его энергия в электронном пузырьке меньше: ε ≈ 9 K. Поэтому поверхность электронного пузырька адсорбирует атом H даже в том случае, когда триплетная длина рассеяния электрона на атоме водорода положительна: α ≈ 0.94 Å, что отвечает отталкиванию электрона от атома. Волновая функция электрона сосредоточена в основном в центре пузырька, а атом H локализован на внутренней стороне его поверхности в слое шириной примерно 5 Å. Кроме колебательных атом водорода в электронном пузырьке имеет вращательные уровни с характерной энергией ≈ 0.07 K. Триплетные ионы H можно наблюдать в каплях жидкого гелия после их допирования поляризованными электронами и атомами H. Рассмотрены также триплетные отрицательные ионы типа Na, для которых μ > 0, а αt < 0. В этом случае реализуется электронный пузырек с атомом Na в его центре.

В природе существуют только синтетные отрицательные ионы водорода H с полным электронным спином = 0. Мы предсказываем, что в жидком гелии можно наблюдать также и триплетные ионы H со спином = 1. Эффект связан с локализацией электрона в гелии в пузырьке радиуса около 2 нм. Атом водорода H имеет положительный потенциал μ ≈ 34 K в жидком гелии, а его энергия в электронном пузырьке меньше: ε ≈ 9 K. Поэтому поверхность электронного пузырька адсорбирует атом H даже в том случае, когда триплетная длина рассеяния электрона на атоме водорода положительна: α ≈ 0.94 Å, что отвечает отталкиванию электрона от атома. Волновая функция электрона сосредоточена в основном в центре пузырька, а атом H локализован на внутренней стороне его поверхности в слое шириной примерно 5 Å. Кроме колебательных атом водорода в электронном пузырьке имеет вращательные уровни с характерной энергией ≈ 0.07 K. Триплетные ионы H можно наблюдать в каплях жидкого гелия после их допирования поляризованными электронами и атомами H. Рассмотрены также триплетные отрицательные ионы типа Na, для которых μ > 0, а αt < 0. В этом случае реализуется электронный пузырек с атомом Na в его центре.

A. A. Levchenko and L. P. Mezhov-Deglin, J. Low Temp. Phys. 89, 457 (1992).B. B. Шикин, Ю. П. Монарха, Двумерные заряженные системы в гелии, Москва, Наука (1989).A. Г. Храпак, И. Т. Якубов, Электроны в плотных газах и плазме, Москва, Наука (1981).B. H. Есельсон, B. H. Григорьев, V. Г. Иванцов, Э. Я. Рулавский, Д. Г. Санихидзе, И. А. Сербин, Растворы квантовых жидкостей He³-He⁴, Москва, Наука (1973).E. B. Лебедева, A. M. Дюгаев, П. Д. Григорьев, ЖЭТФ 137, 789 (2010) [E. V. Lebedeva, A. M. Dyugaev, and P. D. Grigoriev, JETP 110, 694 (2010)].K. R. Atkins, Phys. Rev. 116, 1139 (1959).M. W. Cole and R. A. Bachman, Phys. Rev. B 15, 1388 (1977).T. Arai, H. Yayama, and K. Kono, L. Temp. Phys. 34, 397 (2008).T. Arai, T. Shiino, and K. Kono, Physica E 6, 880 (2000).T. Arai and K. Kono, Physica B 329, 415 (2003).M. Saarela and E. Krotscheck, J. Low Temp. Phys. 90, 415 (1993).A. I. Safonov, S. A. Vasilyev, I. S. Yasnikov et al., Phys. Rev. Lett. 81, 4548 (1998).A. И. Сафонов, C. A. Васильев, И. С. Ясников и др., Письма в ЖЭТФ 61, 1004 (1995) [A. I. Safonov, S. A. Vasilyev, I. S. Yasnikov et al., JETP Lett. 61, 1039 (1995)].Г. Бете, Э. Салиптер, Квантовая механика атомов с одним и двумя электронами, Москва, ГИФМЛ (1960).Г. Ф. Друкарев, Стаживоявная электрона атомами и молекулами, Москва, Наука (1978).Л. Д. Ландау, E. M. Лифшиц, Квантовая механика, Москва, Наука (1989).R. A. Ferrel, Phys. Rev. 108, 167 (1957).A. M. Дюгаев, П. Д. Григорьев, E. B. Лебедева, Письма в ЖЭТФ 94, 774 (2011) [A. M. Dyugaev, P. D. Grigoriev, and E. V. Lebedeva, JETP Lett. 94, 714 (2011)].E. Fermi, Nuovo Cim. 11, 157 (1934).A. M. Дюгаев, П. Д. Григорьев, E. B. Лебедева, Письма в ЖЭТФ 91, 324 (2010) [A. M. Dyugaev, P. D. Grigor&apos;ev, and E. V. Lebedeva, JETP Lett. 91, 303 (2010)].A. A. Радцич, B. M. Смирнов, Справочник по атомной и молекулярной физике, Москва, Атомиздат (1980).A. M. Дюгаев, E. B. Лебедева, Письма в ЖЭТФ 104, 629 (2016) [A. M. Dyugaev and E. V. Lebedeva, JETP Lett. 104, 639 (2016)].A. M. Дюгаев, E. B. Лебедева, ФНТ 44, 1380 (2018) [A. M. Dyugaev and E. V. Lebedeva, Low Temp. Phys. 44, 1085 (2018)].Г. H. Макаров, УФН 174, 225 (2004).F. Stienkemeier, W. E. Ernst, J. Higgins, and G. Scoles, J. Chem. Phys. 102, 615 (1995).M. Farnik and J. P. Toennies, J. Chem. Phys. 118, 4176 (2003).