Numéro
J. Phys. Colloques
Volume 41, Numéro C7, Juillet 1980
Colloque International du C.N.R.S.
Spin Polarized Quantum Systems
Page(s) C7-257 - C7-265
DOI https://doi.org/10.1051/jphyscol:1980740
Colloque International du C.N.R.S.
Spin Polarized Quantum Systems

J. Phys. Colloques 41 (1980) C7-257-C7-265

DOI: 10.1051/jphyscol:1980740

THE ADSORPTION OF ATOMIC HYDROGEN ON THE SURFACE OF 4He

D.O. Edwards and I .B. Mantz

Physics Department, The Ohio State University, Colombus, Ohio 43210, USA.


Résumé
Un calcul de Mantz et Edwards donne une valeur minimale de 0,6 K pour l'énergie de liaison d'un atome d'hydrogène à la surface de 4He de liquide. En conséquence, les propriétés de l'hydrogène polarisé (H↑) adsorbé, un fluide de Bose bidimensionnel, pourraient être bientôt observés expérimentalement. Comme 4He est utilisé en tant qu'enduit protecteur des parois de cellules contenant H↑, l'adsorption sur la surface de 4He peut favoriser la recombinaison en molécules H2. Pour une température et une densité données du gaz, la quantité d'atomes H↑ adsorbés dépend fortement de l'interaction H↑-H↑ à la surface de 4He. Nous estimons cette interaction grâce à une approximation simple, et trouvons qu'elle limite la densité atomique en surface à une valeur maximale de 1014/cm2. Toutefois, cette densité devrait être suffisante pour permettre l'observation d'une transition superfluide bidimensionnelle, dans des conditions voisines de celles qui ont été réalisées expérimentalement.


Abstract
The binding energy of a hydrogen atom to the surface of liquid 4He has been calculated to be at least 0.6K by Mantz and Edwards. This means that the properties of adsorbed spin-polarized hydrogen (H↑), a 2D Bose fluid, may soon be observed experimentally. Since 4He is used as a neutral coating for vessels to contain H↑ gas, adsorption onto the 4He surface may enhance the rate of recombination into H2 molecules. For given temperature and density in the gas, the amount of H↑ adsorbed depends strongly on the H↑-H↑ interaction on the 4He surface. We estimate the interaction in a simple approximation, and find that it limits the surface density to not more than 1014 cm-2. Nevertheless this density should be sufficient for a 2D superfluid transition to be observed, under conditions close to those achieved experimentally.