多电荷超流氦微滴再访 Thomson 模型

我们研究了充满离子的超流氦滴。当稳定时，电荷被发现位于滴表面附近的平衡位置，从而代表了 Thomson 模型的物理实现。我们使用一种模型来确定能够容纳给定数量离子的氦滴最小半径，该模型的物理要素包括在 He-DFT 方法中计算的阳离子溶剂能以及它们之间的相互库仑排斥能。我们的模型超越了常用的液滴模型，其中电荷要么被分布在滴内部，要么被分布在其表面，且忽略了围绕离子的类固体氦壳。我们发现，当滴半径小于阈值 R_0 时，系统总能量高于干净的氦滴与嵌入其溶剂微团块（“雪球”）中的电荷分离系统的能量。然而，由于能垒阻止库仑爆炸，离子仍被保持在滴内。进一步减小滴半径至 R_expl 以下后，将导致能垒消失，引发库仑爆炸。令人惊讶的是，我们的结果对离子原子种类几乎不敏感。这为讨论内在多电荷氦滴中的情况提供了空间，其中电荷为三原子 He3+ 离子。我们计算得到的 R_expl 值与可获得实验结果的离子数呈正确比例，与其他临界半径估计值不同。