Физики из Австралии, Бразилии и Великобритании впервые получили нанокапли сверхтекучего гелия-4 с электрическим зарядом больше двух зарядов электрона. Для этого ученые несколько раз отбирали капли и облучали их электронами с энергией порядка нескольких сотен электронвольт.

Максимальный заряд полученной таким образом капли составлял 55, а среднее время жизни капель составляло нескольких миллисекунд. Это позволило ученым проверить, как максимальный заряд капли связан с ее размером. Статья опубликована в Physical Review Letters и находится в открытом доступе, кратко о ней сообщает Physics.

Если охладить гелий-4 до температуры менее четырех градусов Кельвина, он превратится в сверхтекучую жидкость — необычную фазу вещества, в которой полностью отсутствует вязкое трение. На макроскопических масштабах сверхтекучие жидкости изучены достаточно хорошо. В то же время, на более мелких масштабах, на которых квантовые эффекты играют существенную роль, поведение сверхтекучих жидкостей изучено гораздо хуже.

В частности, до недавнего времени физики не знали, как разрушается нанокапля жидкого гелия — один из простейших объектов, в которых проявляются микроскопические свойства сверхтекучей жидкости. Конечно, ученые предполагали, что заряженная капля будет нестабильной и быстро распадется на более мелкие капли. По крайней мере, эксперименты показывали, что от единичного электрического заряда капля довольно быстро избавляется, выбрасывая заряженный ион. Тем не менее, сообщить нанокапле электрический заряд больше двух физикам до сих пор не удавалось, поэтому более сложные ситуации исследовались только теоретически.

Группа исследователей под руководством Майкла Гэтчелла (Michael Gatchell) впервые получила сильно заряженные нанокапли сверхтекучего гелия и непосредственно проследила за их распадом.