Анализ нелинейных спектров связанных электрон-риплонных колебаний вигнеровского кристалла при различных температурах и моделирование процесса возбуждения

Abstract

Экспериментально исследован спектр связанных электрон-риплонных колебаний в вигнеровском кристалле на поверхности сверхтекучего гелия при различных температурах и возбуждающих напряжениях, приводящих к деформации спектра. Показано, что при всех температурах увеличение возбуждающего напряжения приводит к появлению неосесимметричных колебательных мод, что указывает на искажения кристаллической решетки. Возможность возбуждения неосесимметричных мод в ячейке продемонстрирована с помощью моделирования колебаний в электронном кристалле методом молекулярной динамики. При нескольких фиксированных частотах измерены амплитуды отклика электронного кристалла на внешнее возбуждение в зависимости от величины возбуждающего напряжения и обнаружены скачки при некоторых критических напряжениях. С использованием критерия Линдемана установлена корреляция между критическим напряжением и пределом устойчивости кристаллической решетки. Сделан вывод о том, что при достижении критического значения ведущего напряжения происходит динамическое плавление электронного кристалла.

Експериментально досліджено спектр зв’язаних електрон-риплонних коливань у вігнерівському кристалі на поверхні надплинного гелію при різних температурах та збуджуючих напругах, які призводять до деформації спектра. Показано, що при всіх температурах збільшення збуджуючої напруги призводить до появи невісесиметричних коливальних мод, що свідчить про спотворення кристалічної гратки. Можливість збудження невісесиметричних мод в комірці продемонстрована за допомогою моделювання коливань в електронному кристалі методом молекулярної динаміки. При декількох фіксованих частотах виміряно амплітуди відгуку електронного кристала на зовнішнє збудження в залежності від величини збуджуючої напруги та виявлено стрибки при деяких критичних напругах. З використанням критерію Ліндемана встановлена кореляція між критичною напругою та межею стійкості кристалічної гратки. Зроблено висновок, що при досягненні критичного значення ведучої напруги відбувається динамічне плавлення електронного кристала.

Spectra of the coupled electron-ripplon oscillations in Wigner solid over superfluid helium are studied experimentally at different temperatures and excited voltages which lead to the spectra deformation. It is shown that at all temperatures increasing the exciting voltage lead to appearing the non-axisymmetrical oscillation modes. That can be due to distortions of the crystal lattice. The possibility of excitation of the nonaxisymmetrical modes is demonstrated with the molecular dynamics simulation. At some fixed frequencies amplitudes of the response on the external excitation are measured depending on excitation voltage. Amplitude jumps are found at the critical voltages. Using the Lindemann criteria a correlation between the critical voltage and stability limit of crystal lattice is found. It is concluded that the dynamical melting of the electron crystal occurs at the critical voltage.