Сжатие спин-поляризованного атомарного водорода в сильно неоднородном магнитном поле тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

^ оз-бьг/м'

РОССИЙСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ»

На правах рукописи УДК 539.2

Г\

V САФОНОВ Александр Игоревич \\

СЖАТИЕ СПИН-ПОЛЯРИЗОВАННОГО АТОМАРНОГО ВОДОРОДА В СИЛЬНО НЕОДНОРОДНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ

01.04.07 — физика твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва—1995

Работа выполнена в Российском Научном Центра "Курчатовский Институт"

Научные руководители:

доктор физико-математических наук,

Профессор И.И.Лукашевич

кандидат физико-.ма тематических наук С.А. Васильев

Официальные -оапонеиты:

доктор физико-математических .наук Л .А.Максимов

доктор физико-математических наук /Ш.Мажоа-Дапдин

Ведущая организация:

Институт энергетических проблем химической физики, г. Черноголовке

Защита состоится с* 7 на заседании

Диссертационного совета РНЦ Курчатовский Институт" (Д034.04.02) по адресу: Москва, 123182, пл. Курчатова, РНЦ "Курчатовский Институт"

С диссертацией . можно ознакомиться в библиотеке РНЦ "Курчатовский Институт"

Автореферат разослан а/С.

Ученый секретарь Диссертационного совета РНЦ кандидат физико-математических наук ' " М. Д.Скорохватов

&

1. ОВШД1кХ&5>ДКТЕРЙСТИКА РАБОТЫ

Цель работы. Изучение свойств трах- и двумерного слабонвидеаль-ного бозб-газа атомов водорода, поляризованных по электронному спину (Н»), представляет интерес в связи с возможностью наблюдения в нем специфически квантовых эффектов ■- Бозе-Эйнштейновской конденсации (БЭЮ и ©азового перехода Березинского-Костерлица-Таулвса (БКТ) в состояние двумерной свеохтекучестк

иелью данной оаботы является <1) исследование возможности достижения БЭК и фазового перехода БКТ путем сжатия газа атомов водорода Б сильно неоднородном магнитном поле: (2) разработка новых методов диагностики газа Н4- и детектирования указанных переходов в связи: с предполагаемым изменением физических и химических свойств атомарного водорода при переходах БЭК и БКТ.

Актуальность проблемы. Экспериментальные иссленования сгтин-поляризованного атомарного водорода интенсивно ведутся в ряде стран в течение последних 15 лет. Их главной задачей является достижение условий ВЭК и фазового перехода БКТ, т.к. до сих пор указанные явления наблюдались лишь в системах с сильным взаимодействием1. Основным препятствием получению образца высокой плотности при достаточно низкой температуре оказывается нестабильность атомарного водорода по отношению к рекомбинации Н + Н + Х-* Н2 + X + 4.5 зВ. В связи с этим наиболее перспективной представляется предложенная Каганом м Шляпниковым идея сжатия малой части образца в потенциальной яме, образованной сильно неоднородным внешним полем [1]. Здесь, однако, возникает вопэос о надежных методах диагностики сжатого газа, поскольку последний оказывается перегретым вследствие неустранимой дипольной рекомбинации с участием трех атомов Н-1.

Научная новизна. Научная и прехтическая ценность работы.

В данной диссертацик

- впервые выполнены эксперименты гю сжатию трехмерного газ£ спин-поляризоаанного атомарного водорода в сильно неоднородном магнитном поле.

- достигнуто рекордное значение объемной плотности 2-Ю19 см*3 при температуре газа Т = 650 мК.

- предложен и реализован метод определения поверхностной плот-

1 Во время подготовки автореферата появились публикации работ, в

которых БЭК наблюдалась в разреженных парах 37Ru при температура

—100 нК [M.H.Anderson etal. Science 269, 193 (1995Ц.

ности атомарного водорода путем импульсного создания в дважды поляризованном образце примеси смешанного состояния с последующей регистрацией тепла, выделяющегося при обменной рекомбинации.

•предложены и выполнены эксперименты по сжатию в сильно неоднородном магнитном поле двумерного газа атомов водорода, адсорбированных на поверхности жидкого гелия.

- достигнуто максимальное на сегодняшний день значение поверхностной плотности сть = 2.2{5)-10,3см'2 при температуре двумерного газа Г = 225(7) мК, вплотную приближающееся к точке фазового перехода березинского-Костерлица-Таулеса.

- впервые непосредственно измерена константа поверхностной обменной рекомбинации К^ = 1.9-10"9 Г172 ст25'1К"1/2 в полеБ0 = 4.57 Т.

• экспериментально показана возможность достижения фазового перехода БКТ в сверхтекучее состояние газа атомов водорода, адсорбированных на поверхности гелия, путем сжатия в сильно неоднородном магнитном поле, что открывает перспективу наблюдения новых квантовых явлений.

- продемонстрирован метод определения поверхностной плотности атомарного водорода, дающий новые возможности изучения свойств этой уникальной метастабильной квантовой системы и проверки существующих теоретических представлений.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертации докладывались на международном рабочем совещании по атомарному водороду (Финляндия, 1991), на 21-й международной конференции по физике низких температур (Юджин, США, 1994), на XXX Всероссийском совещании по физике низких температур (Дубна, 1994), на конференциях ИСФТТ (РНЦ, Москва, 1993, 1994, 1995,) и на международных конфе- ' ренциях по поляризованным квантовым системам (Триест, Италия, 1995) и по Бозе-Эйнштейновской конденсации (Страсбург, Франция, 1995).

Основные материалы диссертации опубликованы в 7 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав и заключения на 93 страницах, включая 17 рисунков и 2 таблицы, и списка цитируемой литературы из 70 наименований на 6 страницах. Всего в диссертации 99 страниц.

I

2. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении изложены цели настоящей работы, обоснована еЗ актуальность. Кратко сформулированы основные положения и результаты

работы, отмечена их научная новизна.

Главы с первой по шестую имеют вводный характер. В них собраны основные теоретические и экспериментальные данные о физических и химических свойствах атомарного водорода с точки зрения экспериментов по магнитному сжатию, описанных в двух последующих главах.

Первая глава посвящена свойствам отдельного атома, определяющим способы стабилизации и основные методы детектирования образца водорода. В ней описаны сверхтонкие подуровни основного электронного состояния атома водорода в постоянном магнитном поле и СВЧ переходы между ними, а также взаимодействие атомов водорода с поверхностью сверхтекучего гелия и друг с другом [2].

Во втором разделе изложены основные положения теории двух- и трехмерного слабонеидеального Бозе-газа, каковым является атомарный водород в объеме или на поверхности жидкого гелия. Приведены условия Бозе конденсации в трехмерном и фазового перехода Березинского-Костерлица-гТаулеса в адсорбированном газе, а также изотерма адсорбции, которая связывает поверхностную плотность с объемной в случае термодинамического равновесия в системе [3]. В частости, при переходе БКГ поверхностная плотность должна возрастать примерно вдвое при почти неизменной объемной.

Третий раздел содержит основные теоретические и экспериментальные данные о процессах, определяющих кинетику распада образца атомарного водорода. Выписаны кинетические уравнения для некоторых частных случаев, приведены экспериментально измеренные значения конст^т рекомбинации с образованием молекулы Н2 и ядерной релаксации [2]. ■

В четвертом разделе собраны теоретические представления о влиянии фазовых переходов БЗК и БКТ на неупругие процессы в газе атомов водорода. Так, согласно [4], в силу тождественности частиц, вероятность дипольной рекомбинации в конденсате с участием трех атомов Ь должна быть в 3! = б раз меньше, чем в нормальном газа. Это справедливо также и для адсорбированной фазы при плотности далекой от предельной.

Пятый раздел посвящен сравнению различных методов детектирования атомарного водорода - болометрическому, датчиком давления, оптическому, ЭПР и ЯМР. Достаточно перспективным представляется использование ЭПР и ЯМР в комбинации с болометрическим детектированием [5). В этом случае измеряется не СВЧ-мощность, отраженная от резонатора, а перегрев болометра вследствие рекомбинации, вызванной

индуцированными сверхтонкими переходами. Чувствительность такого способа может оказаться гораздо выше, чем а обычных ЭПР- и ЯМР-измерениях, так как на один переворот электронного или ядерного спина выделяется энергия диссоциации О - 4.5 эВ, не менее, чем на четыре порядка превосходящая величину СВЧ-кванта.

8 шестом разделе описаны способы достижения условий БЭК (гидравлическое сжатие [6], охлаждение в открытых ловушках [7]) и фазового перехода БКТ (холодное пятно [81). Для экспериментов по достижению условий фазовых переходов в атомарном водороде весьма-' важным является вопрос о распределении энергии, выделяющейся в процессе сильно экзотермической реакции рекомбинации атомов. 3 данном разделе выполнен качественный анализ, приведены экспериментальные данные. Так, в [9] было показано, что лишь порядка 1% энергии рекомбинации выделяется непосредсвэнно в месте элементарно го акта. Основная же ее часть уносится высоко возбужденными молекулами водорода и при определенных условиях распределяется равномерно по всей поверхности рабочей камеры. Это позволяет оптимистично оценивать перспективу достижения БЭК и фазового перехода БКТ путем сжатия малой части образца в неоднородном поле.

Седьмой раздой посзящен экспериментам по сжатию ЗО-газа спин-поляризованного атомарного водорода в сильно неоднородном магнитном

Рис. 1. Схема рабочей камеры для магнитного сжатия ЗО-газа Н1. На вставке показано устройство магнитной ловушки.

0.3 мы

1 см

10 г

3

о

1 б Ъ С

к

с

л

ё о

ч

е

1.6 1.8 Время, 103 сек

о

эксперимент модель

3 4

1/Т, К"1

Рис. 2. Данные типичного эксперимента по объемному сжатию газа Н-1-.

а) плотность в буферном объеме {сплошная линия - моделирование},'

б) эффективный объем ловушки.

поле. Рабочая камера располагалась в центре сверхпроводящего соленоида в однородном поле В0~ 4.5Т при температура от 200 до 500 мК (рис. 1). Атомы Н4 заполняли разреженный буферный объем У= 1 см3. Давление в нем измерялось емкостным манометром, а плотности па и пь атомов а сверхтонких состояниях а и Ь - гомодинным ЭПР спектрометром

на частоте 12£ ГГц. Сжатие газа Н» осуществлялось б зазоре между полюсами концентраторов магнитного патока из гидроэкстругированного диспрозия с индукцией насыщения Б, - 3.2 Т. Поверхности полюсов были покрыты медной фольгой с двухмитаонным напылением спеченного сепеоояногс пооошка для- улучшения теплоотвода в оадиальном напоавленик и уменьшения скачка Капицы на границе гелий-медь Угол заточки концентоатоооБ составлял 109е. Это позволило получить максимальное дополнительное поле на поверхности нижнего полюсе диаметром 30 мкм ДБ = 6.1 Т. согласно измерениям, выполненным с помощью миниатюрного датчика Холла размером 14x14 мкм. Манипулируя уровнем гелия в камере можно было открывать или закрывать отверстие саязи созданной таким образом ловушки с буферным объемом. СВЧ-резонатор ЭПР-спектрометра располагался так, чтобы в нем градиент пода концентраторов был минимальным. В эксперименте датчиком давления постоянно измерялась полная плотность атомов Н1 в буферном 'Объеме я0 = пв ч- пь. Кроме того, непрерывное измерение платности па при настройке спектрометра на крыло сигнала дисперсии оч* перехода позволяло определять ядерную поляризацию.

Вначале, при закрытой ловушке, в буферном объеме накапливался образец водорода (рис. 2). Затем напускное отверстие закрывалось, и образец распадался за счет двухчастичной обменной рекомбинации на стенках камейы. Далее, понижая уровень гелия, открывали ловушку и заполняли ее газом Н4. При этом, наблюдалось оезкое падение плотности в буферном объеме, что давало возможность определить лолное число частиц в ловушке Л", и ее эффективный объем Л'/л,.. Последующий оаспад протекал гораздо быстрее, чем с закрытой ловушкой, демонтриру? эффект сжатия: и сопровождался ростом ядерной поляризации.

Если бы температура в области сжатия была однородной и совпадала с температурой камеры, расчет полного числа частиц в ловушке мог бы быть легко выполнен путем интегрирования распределения Бозе для плотности в неоднородном магнитном поле. Однако, экспериментально измеренная зависимость эффективного объема ловушки от температуры камеры, как оказалось, существенно отличается от расчетной. Это является прямым свидетельством перегрева области сжатия вследствие рекомбинационного тепловыделения.

Поскольку плотность, а с ней и скорость рекомбинации неодородна по объему и поверхности ловушки, температура в области сжатия также является неоднородной. Следовательно, определение этих величин становится невозможным без детального анализа процессов, протекающих в уплотнении. Задача о балансе тепла и частиц весьма сложна и не может

быть решена аналитически. Остается единственный путь - численное моделирование перегрева уплотнения, результаты которого можно было бы затем сравнить с экспериментально измеряемыми величинами: полным числом частиц и скоростью рекомбинации в ловушке.

Качественно процессы, происходящие в ловушка, можно описать следующим образом. 3 результате рекомбинации атомов водорода в состояния а и о образуются высоковозбужденные молекулы Н2. Последние диффундируют в плотном газе, вследствие чего рекомбинационное тепло распределяется по объему и повеохности лов\шки. £ше одним компонентом газа, участвующим 8 балансе тепла, являются атомы гелия, которые могут испаояться с повеохности пленки, покрывающей стенки ловушки, и затем конденсироваться в другом месте.

Основными подгоночными параметрами в постеленном численном моделировании были сопротивлиние Капицы на границе гелий-спечанный порошок^, и доля тепла, выделяющаяся локально в акте рекомбинации/. Наилучшее согласие с экспериментом получается при Я^Г* = 0.2 К43т/см2 и /~1%, что совпадает с измеренными значениями этих величин. Оказалось, однако, что максимально достижимая плотность атомов Н* п = 2-1019 см"3 весьма нечувствительна к вариации этих параметров. При такой плотности температура газа в центре ловушки оказывается примерно 650 мК. Таким образом, максимальная плотность составляет лишь около 10% от плотности 6ЭК. Основной причиной столь значительного перегрева уплотнения является- недостаточная эффективность отвода тепла, т.к. горячие продукты рекомбинации,не покидают область максимального сжатия. Тем не менее, согласно численному моделированию, в описанных экспериментах- плотность атомов-Ж-, адсорбированных на поверхности пленки гелия в ловушке, превышала критерий фазового перехода БКГ. Однако, наблюдение за процессами в двумерном газе было невозможно, т.к. в соответствии с самой идеей эксперимента, в ловушке доминировали объемные процессы.

Восьмой раздел. Исходя из полученных результатов разработана схема и выполнены эксперименты по сжатию двумерного газа атомов Н4-на поверхности гелия, покрывающего полюс концентратора магнитного потока (рис. 3), Атомы Н4г, поступающие из низкотемпературного диссоциатора, накапливались в буферном объеме Г = 4см3 с площадью поверхности А = 20 см2. При температуре камеры Г=100..200 мК преимущественно выгорают атомы смешанного состояния а за счет примеси противоположной' поляризации электронного спина [1]. Это быстро приводит к формированию дважды поляризованного, по электронному и ядерному спинам, образца водорода, состоящего почти только из

] Н ■ ♦

И' г

I ; ЯМР

¡резонатор!

магнитное поле

|болометр

V - 4 ем'

А = 20 см

, ™ ¡уели-;

!) | буферный объем ;Натор!

П ' п ■ п. >.. •

!! -I 1 !

; "а

ь=г Яс -

I__,

« к сильфонной

0.3 ми

' системе

Рис. 3. Схема рабочей камеры для магнитного сжатия 20-газа атомов Н-1. На вставке показано устройство магнитного пятна.

атомов в чистом состоянии Ь. Плотности пе и пь измерялись с точностью 5-1011 см'3 гомодииным ЭПР-спектрометром. Для определения полной скорости рекомбинации в камере в ней был установлен болометр на основе угольного коллоида Ариабад [4]. Использование болометра основано на том, что при поверхностной рекомбинации лишь ~1% энергии £) = 4.5 зВ выделяется е пленке гелия непосредственно в месте элементарного акта. Основная же часть уносится высоковозбуждецными .-молекулами и распределяется равномерно по всей поверхности камеры, включая болометр.

Сжатие двумерного газа атомов водорода осуществлялось на малом пятне на поверхности пленки 4Не, покрывающей полюс диспрозиевого концентратора магнитного потока диаметром 300 мкм. Форма концентратора была выбрана так, чтобы обеспечить наиболее близкое к ступенчатому распределение дополнительного магнитного поля Д£ по поверхности полюса. Изменяя с помощью сильфонной системы уровень гелия в камере, мы могли закрывать область максимального поля и, следовательно, прекращать сжатие.

Характер изменения поверхностной плотности а и константы определяющей распад образца трехчастичной дипольной рекомбинации ПРИ переходе Б1СГ таков, что необходимо измерять полную скорость рекомбинации Ь и о независимо. Для этого был предложен метод

■ но

г, с 10

Объемная плотность, см

Рис. 4. Зависимость х(пь) при открытом пятне для трех температур камеры 160 (о), 170 (•) и 180 мК (V). Сплошные линии отвечают закрытому пятну,, пунктирные - неперегратому открытому пятну в случае идеального больцмановского газа. Полосы есть результат подгонки полуэмпирическим выражением, справедливым в пределах высоких и низких значений пк.

определения поверхностной плотности атомов водорода. Подавая короткими импульсами СВЧ мощность в ЯМР резонатор с частотой 910 МГц, пристыкованный к камере, мы индуцировали переход малой доли дважды поляризованного образца в состояние а. Возникающая при этом дополнительная поверхностная обманная рекомбинация о+Ь -» Н2+4.5зВ вызывает появление пика на сигнале болометра. Постоянная времени релаксации сигнала болометра к прежнему значению есть время жизни дополнительных а-атомоа * и непосредственно связана с поверхностной плотностью ¿-атомов аь в том месте, где в основном происходит обменная рекомбинация.

" При закрытом пятне время жизни дополнительных атомов а обратно пропорционально плотности, э буферном объема. Температурная зависимость эффективной константы рекомбинации позволяет определить энергию адсорбции, атомоа водорода на поверхности гшенки 4Не и константу двухчастичной, обманной, рекомбинации: Еа — 1.03(3) К •

КА -1.9(5)-10"® см2с-'<'1/2 в магнитном поле В0 = 4.57 Т. Эти, значения согласуются с результатами, полученными ранее другими, авторами, Следует подчеркнуть, что метод болометрического детектирования ЯМР-индуцированной, обманной рекомбинации обеспечивает наиболее прямое измерение, константы К^, так как исключает влияние посторонних, процессов, - ад-рекомбинации и ядерной релаксации.

При открытом пятне, (рис., 4) при низкой плотности рекомбинация на пятне, идет медленно, и перегрев незначителен, то есть температура пятна равна температуре камеры. Поэтому снова имеет место обратная пропорциональность т*' ~пь. Зная константу обменной рекомбинации и энергию адсорбции, по температурной зависимости эффективной константы. теперь можно определить дополнительное поле на пятне Д5 — 2.11(1) Т. Затем, выразив х через поверхностную плотность на пятне о и используя, классическую изотерму адсорбции, можно найти сг даже в случае.значительного перегрева пятна. Видно, что двумерный газ близок к -вырождению (рис. 5). Поэтому необходимо пользоваться квантовой изотермой, учитывающей взаимодействие атомов водорода. Это приводит к системе уравнений доя плотности и температуры адсорбированного газа, которую легко решить численно, так как все необходимые параметры уже известны. В результате получаем, что в данных экспериментах достигнуто максимальное на сегодняшний день значение поверхностной плотности атомов водорода с ® 2.2(5)-10,эсм-г при температуре поверхности Г=225(7)мК. Это соответствует параметру вырождения

^»2, вплотную приближающемуся к точке фазового перехода 51СГ в

состояние двумерной сверхтекучести. Из полученных значений поверхностной плотности и измеренной болометром и ЭПР полной

скорости рекомбинации была определена константа

трехчастичной дипольной рекомбинации: Км = 4.9(1.3)- Ю-25 см4^1

Тот факт, что она оказалась постоянной во всем диапазоне плотностей, подтверждает, что именно процесс дипольной рекомбинации" -определяет распад образца. Значение константы согласуется с предска-

занным теоретически [10], а также с более р&нними экспериментальными результатами [11].

Поверхностная плотность ограничена перегревом пятна вследствие трехчастичной дипольной рекомбинации, несмотря на то, что доля тепла, выделяющегося в пленке гелия, составляет лишь несколько процентов. Отвод тепла от пятна осуществляется главным образом риплонами гелия. Поэтому дальнейшее повышение плотности до значений, превышающих критерий фазового перехода БКТ, возможно при значительном уменьшении характерного размера пятна.

Необходимо подчеркнуть, что в экспериментах по сжатию двумерного

ТК-т- IT.Tl.-t пууу»),,^

Т5рОГ'К Р

объемная плотность, см~3

Рис. 5. Плотность и температура двумерного газа Н± на поверхности пятна для двух температур камеры. Ширина полос отвечает экспериментальному разбросу т.

газа одновременно измерялись все параметры, необходимые для определения поверхностной плотности-. Согласие измеренных значений энергии адсорбции, констант обменной и дипольной рекомбинации с известными из литературы значительно повышает достоверность полученных результатов.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. выполнены эксперименты по сжатию газа атомов водорода, поляризованных по электронному спину, а сильно неоднородном магнитном поле в объема между полюсами диспрозиевых концентраторов магнитного потока диаметром 35 р.м, ДВ^ = 6.1 Т. Лредолжена модель теплового баланса в области сжатия, согласующаяся с измеренными экспериментально скоростью рекомбинаций и полным числом частиц в уплотнении. Согласно проведенному анализу, в экспериментах была получена рекордная объемная плотность атомов Н4 п = 2-101Эсм'3 при температуре газа Г = 650 мК, что составляет около 10% от плотности 5ЭК при этой температуре. Показано, что основным каналом распада плотности является трехчастичная дипольная рекомбинация в объеме сжатия.

2. Главным препятствием на пути достижения БЭК является перегрев уплотнения вследствие рекомбинации. Горячие продукты рекомбинации -высоко возбужденные молекулы Н2 не покидают плотной области, в тепловой контакт между металлическими стенками ловушки и покрывающей их пленкой гелия недостаточен для эффективного отвода тепла. Существенно улучшить условия теплоотвода могло бы значительное уменьшение размера области сжатия, что однако, является сложной технической задачей.

3. В результате анализа баланса тепла в уплотнении установлено, что несмотря на значительный перегрев, максимальная поверхностная плотность атомов водорода, адсорбированных на пленке гелия в области сжатия, была близка или даже превышала значение, необходимое для фазового перехода БКГ. Исходя из полученных результатов разработана схема эксперимента по сжатию двумерного газа атомов Н, поляризованных по электронному и ядерному спинам, на поверхности гелия, покрывающего полюс концентратора магнитного потока диаметром 300 мкм.

4. Предложен оригинальный метод определения поверхностной плотности атомов водорода, состоящий в измерении времени жизни атомов смешанного состояния а, создаваемых а дважды поляризованном образце короткими импульсами ЯМР на частоте перехода Ь~*а.. Измерение проводится чувствительным датчиком мощности - болометром,

регистрирующим тепло, выделяющееся а хамеое при обменной рекомбинации избыточных атомов а.

5. Используя указанный метод, измерены энергия адсорбции атомов водорода на поверхности пленки 4Не и константы двухчастичной обменной и трехчастичной дилольной рекомбинации:

Еа = 1.03(3) К

Кл = 1.9(5)-10"э cmV1K"1/2 в магнитном поле В0 = 4.57 Т ГЬЫ)=4.9(1.3).10-25см4с-' Полученные значения хорошо согласуются с теорией и результатами других измерений. Следует подчеркнуть, что метод болометрического детектирования ЯМР-индуцированной обменной рекомбинации обеспечивает наиболее прямое измерение константы К^.

6. Выполнены эксперименты по сжатию поверхностных атомов аоДорода в сильно неоднородном магнитном поле. Достигнуто максимальное на сегодняшний день значение поверхностной плотности атомов водорода а = 2.2(5)-10,3см'2 при температуре поверхности Т = 225(7) мК.

Это соответствует параметру вырождения » 2, вплотную приближающемуся к точке фазового перехода 5КГ а состояние двумерной сверхтекучести.

7. Поверхностная плотность ограничена перегревом пятна вследствие трехчастичной дипольной рекомбинации, несмотря на то, что доля тепла, выделяющегося в пленке гелия, ¿оставляет лишь несколько процентов. Отвод тепла от пятна осуществляется главным образом ригшонами гелия. Поэтому дальнейшее повышение плотности до значений, превышающих критерий фазового перехода Б KT, возможно ' при значительном уменьшении характерного размера пятна.

Цитируемая литература

1. Yu.Kagan and G.V.Shfyapnikov, В ose-condensation of spin-polarized hydrogen in a highly inhomogeneous field, Phys Lett 130A, 483 (1988).

2. I.F.Siivera, J.T.M.Walraven, Spin-polarized atomic hydrogen, Prog, in Low Temp. Phys. X, ad. Brewer O.P., Eisvier Sei. Publ., 1986, 173-370, Amsterdam, North-Holland.

3. B.V.Svistunov, T.W.Hijmans, G.V.Shlyapnikov, J.T.M.Watraven. Resonani-light absorption and the problem of observing the Kosteriitz-Thouiess. transition in spin-polarized atomic hydrogen adsorbed on a 6quic-He surface, Phys. Rev. В 43, 13412 (1991).

4. SO.Каган, Б.В.Саистунов, Г.В.Шляпников, Влияние фазового перехода

на неупругие процессы в слабонеидеальном двумерном Бозе-газе, ЖЭТФ 93, 552 (1987).

5. M.MertiQ, E.Tjukanov, A.Ya.Katunin, S.A.Vasilyev, S.Jaakkola, Thermal. detection of ESR-induced surface recombination of spin-polarized atomic hydrogen, Physica В 194-196, 439 (1994); те же авторы, Thermal detection of ESR on spin-polarized hydrogen: Study of surface recombination, J. Low Temp. Phys. 100,45 (1995).

6. T.Tommiia, S.Jaakkola, M.Krusius, I.Krylov, E.Tjukanov, Explosive recombination of compressed spin-polarized hydrogen, Phys. Rev. Lett. 56, 941 (1986).

7. I.O.Seiija, H.G.C.Werij, O.J.Luiten, M.W.Reynolds, T.W.Hijmans, J.T.M.Walravan, Optica! cooling of atomic hydrogen in a magnetic trap, Phys. Rev. Lett. 70, 2257 (1993).

8. A.Matsubara, T.Arai, S.Hotta, J.S.Korhonen, T.Suzuki, A.Masaike, J.T.M.Walraven, T.Mizusaki, A.Hirai, Cooling of polarized atomic hydrogen adsorbed on liquid helium, Physica В 194-196, 899 (1994).

9. S-A.Vasilyev, E.Tjukanov, M.Mertig, A.Ya.Katunin, S.Jaakkola, Distribution of surface recombination energy at dpin-polarized. hydrogen on liquid helium, Europhys. Lett. 24, 223 (1993).

1С. Ю. Каган, И.А.Вартаньянц, Г.В.Шляпников, Кинетика распада метаста-бильной газовой фазы поляризованного атомарного водорода при низкой температуре, ЖЭТФ 81, 1113 (1981).

11. H.F.Hass, D.A.Bell, G.P.Kohanski, D.KIeppner, T.J.Greytak, Temperature and magnetic field dependence of three-body recombination in spin-polarized hydrogen, Phys. Rev. Lett. 52, 1520 (1984).

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. E-Tjukanov, A.Ya.Katunin, A.I.Safonov, P.Arvela, M.Karhunen, * B.G.Lazarav, G.V.Shlyapnikov, i.l.Uikashevich, S.Jaakkola, Magnetic

compression of atomic hydrogen to high densities, Physica В 178 (1992) 129

2. P.Arvela, A.V.Frolov, S.Jaakkola, A.Ya.Katunin, I.I.Lukashevich, M.Mertig, A.I.Safonov, E.Tjukanov, Strong magnetic compression of spin-polarized atomic hydrogen, Physica В 194-196 (1994) 441

3. A.I.Safoncv, A.V.Frolov, Model of compression of spin-polarized atomic hydrogen in strongly Inhomogeneous magnetic field, Preprint IAE-5703/9,

; M., 1994

4. A.V.Frolov, A.t.Safonov, I.I.Lukashevich, A method of calorimetric detection of two-dimensional atomic hydrogen using an induced two-body

exchange recombination, Preprint IAE-5734/9, M., 1994

5. A.I.Safonov, S.A.Vasilyev, I.I.Lukashevich, S.M.Jaakkola, P.H.Arvela, EJ.Tjukanov, Calorimetric detection of two-dimensional atomic hydrogen . by NMR-induced two-body recombination, Тезисы докладов XXX Совещания no физике низких температур, Дубна 1994

6. A.I.Safonov, S.A.Vasilyev, I.S.Yasnikcw, I.I.Lukashevich, S.M.Jaakkola, Magnetic compression of two-dimensional spin-polarized atomic hydrogen, Preprint IAE-5836/9, M., 1994

7. А.И.Сафонов, С.А.Васильев, И.С.Ясников, И.И.Лукашевич, С.Яаккола, Магнитное сжатие двумерного спин-поляризованного атомарного водорода, Письма в ЖЭТФ St (1995) 998.

Технический редактор О.П. Громова

Подписано в печать 02.10.95. Формат 60x84/16 Печать офсетная. Уч.-нзд. л. 0,8 Тираж 60. Заказ 103

Отпечатано в РНЦ «Курчатовский институт» 123182, Москва, пл. Академика Курчатова