論文の概要: Shape fluctuations and optical transition of He$_{2}^{*}$ excimer
tracers in superfluid $^4$He
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2001.05625v2
- Date: Fri, 17 Jan 2020 16:05:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-11 01:15:30.695042
- Title: Shape fluctuations and optical transition of He$_{2}^{*}$ excimer
tracers in superfluid $^4$He
- Title（参考訳）: 超流動体$^4$heにおけるhe$_{2}^{*}$エキシマトレーサの形状揺らぎと光遷移
- Authors: Wei Guo and Andrei I. Golov
- Abstract要約: He$_2*$エキシマ分子は、超流動4$He(HeII)の通常の成分のトレーサー粒子として利用されている。
これらのエキシマ分子はHeIIの小さな泡を形成し、十分に低温で量子化された渦に結合することができる。
本稿では,He IIにおけるエキシマの表面揺らぎ固有値を評価するバブルモデルを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.678595011598074
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Metastable He$_{2}^{*}$ excimer molecules have been utilized as tracer
particles of the normal component in superfluid $^4$He (He II) which can be
imaged via laser-induced fluorescence. These excimer molecules form tiny
bubbles in He II and can bind to quantized vortices at sufficiently low
temperatures, thereby allowing for direct visualization of vortex dynamics in
an inviscid superfluid. However, the
$a^{3}\Sigma^+_{u}$${\rightarrow}$$c^{3}\Sigma^+_{g}$ optical absorption line,
which is responsible for the fluorescence imaging of the He$_{2}^{*}$
molecules, is controlled by fluctuations on the bubble shape, and its exact
line profile is not known at low temperatures. In this paper, we present a
bubble model for evaluating the surface fluctuation eigenmodes of the excimers
in He II. The line profile of the
$a^{3}\Sigma^+_{u}{\rightarrow}c^{3}\Sigma^+_{g}$ transition is calculated at
different temperatures by considering both the zero-point and thermal
fluctuations on the bubble shape. We show that, as the temperature drops from
2~K to 20 mK, the peak absorption strength is enhanced by a factor of about
five, accompanying a blueshift of the peak location by about 2 nm. A
double-peak line profile due to the rotational levels of the molecular core can
be resolved. This bubble model also allows us to evaluate the stiffness of the
He$_{2}^{*}$ bubbles and hence their diffusion constant in He II due to
scattering off thermal phonons. Our results will aid the design of future
experiments on imaging quantized vortices in He II using He$_{2}^{*}$ tracers.
- Abstract（参考訳）: 準安定なhe$_{2}^{*}$エキシマ分子は、レーザー誘起蛍光によって撮像できる超流動の$^4$he (he ii) の通常の成分のトレーサー粒子として利用されている。
これらのエキシマ分子はhe iiで小さな気泡を形成し、十分に低温で量子化された渦と結合できるため、目に見えない超流動中の渦ダイナミクスを直接可視化することができる。
しかし、He$_{2}^{*}$分子の蛍光イメージングに責任がある$a^{3}\Sigma^+_{u}$$${\rightarrow}$$c^{3}\Sigma^+_{g}$光吸収線は気泡の形状のゆらぎによって制御されており、その正確な線プロファイルは低温では分かっていない。
本稿では,he iiにおけるエキシマの表面揺らぎ固有モードを評価するための気泡モデルを提案する。
a^{3}\sigma^+_{u}{\rightarrow}c^{3}\sigma^+_{g}$遷移の直線プロファイルは、気泡形状のゼロ点と熱揺らぎの両方を考慮して異なる温度で計算される。
温度が2~kから20mkに低下すると、ピークの吸収強度が約5倍に向上し、ピーク位置のブルーシフトが約2nm増加することを示した。
分子核の回転レベルによる二重ピーク線プロファイルを解くことができる。
この気泡モデルはまた、he$_{2}^{*}$ 気泡の剛性を評価することができ、したがって熱フォノンの散乱による he ii 内の拡散定数も評価できる。
この結果は,He$_{2}^{*}$トレーサを用いたHe IIにおける量子化渦の画像化実験の設計に有効である。
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