首次在液氦上可视化电子动力学

用于研究超流体氦表面电子气体的实验布置示意图（不按比例）。来源：物理评论 B （2023）。DOI： 10.1103/PhysRevB.107.104501

由兰开斯特大学领导的一个国际团队发现了电子在外力驱动下如何在量子表面上快速来回滑动。

这项研究发表在《物理评论B》上，首次实现了电子在液氦上的运动的可视化。

Kostyantyn Nasyedkin（现在美国橡树岭国家实验室）在日本Riken进行的实验在Kimitoshi Kono（现在在台湾的Yang Ming Chiao Tung University）实验室进行了实验，检测到频率随时间变化的异常振荡。虽然目前还不清楚电子是如何在低温恒温器底部的黑暗和极端寒冷中移动的，但很明显，时间变化很像在生命系统中看到的。

河野教授说：“在非常低的温度下，液氦的表面是一个异常光滑的地方。有趣的事情发生在那里，这很重要，因为量子计算的潜力使用氦表面上的电子。

“这样的电子很容易移动，因为下面有一个光滑的表面，上面有一个真空，没有什么可以减慢它们的速度。

Riken数据在兰开斯特大学使用Aneta Stefanovska教授及其团队开发的方法进行分析，主要用于生物学应用。兰开斯特博士生Hala Siddiq（现就职于沙特阿拉伯吉赞大学）应用了这些方法。她和她的首席导师Stefanovska教授与Riken的团队和兰开斯特低温物理学专家Dmitry Zmeev，Yuri Pathkin和Peter McClintock合作解释了结果。

这项工作使电子的运动得以可视化，显示了它们如何在液体表面上方的真空中以部分圆形和部分径向运动模式滑动。Siddiq的分析揭示的另一个复杂性是表面本身正在以上下垂直运动轻轻移动。此外，她的结果表明量子动力学和经典动力学的结合。

Stefanovska教授说：“欣赏这些功能对于物理学，生命科学甚至社会学等广泛领域的实际应用非常重要。也就是说，它们为非孤立系统的物理学和非自治系统的数学提供了一个范例。此外，实验模型可用于以非常可控的方式研究生命系统以及类似的技术或社会系统的特性。

更多信息：Hala Siddiq 等人，液氦表面振荡电子动力学的可视化，物理评论 B （2023）。DOI： 10.1103/PhysRevB.107.104501

期刊信息：物理评论B