分子束中旋转正常流体 3He 与超流体 4He 液滴的形状比较

先前单脉冲极紫外与 X 射线相干衍射研究揭示，自由射流膨胀获得的超流体 4He 液滴具有可观角动量，导致显著的离心畸变。对正常流体 3He 液滴的类似实验有助于阐明大程度转动激发的起源，并凸显正常与超流体液滴中动力学的异同。在此，我们呈现首次对孤立 3He 与 4He 液滴在相应流体于低至约 2 K 的真空中膨胀后的形状比较。产生了平均半径分别约 160 nm 与约 350 nm 的大 3He 与 4He 液滴。我们发现束流中多数 3He 液滴对应于旋转的扁球，其约化平均角动量（$\Lambda$）与约化角速度（$\Omega$）与 4He 液滴相似。鉴于 3He 与 4He 物理本质不同，此 $\Lambda$ 与 $\Omega$ 的相似性可能令人惊讶，并暗示无论同位素如何，相似机制引发了转动。我们假设观测到的液滴尺寸与角动量分布源于喷嘴附近稠密区中的过程。在该区域，显著的流速展宽与液滴间碰撞引发过度转动，继而发生液滴裂变。该过程可能在液滴进入下游无碰撞高真空区前重复数次。