The metastable Ne(³P₂) and N(²D) atoms in cores of solitary and sticking helium clusters/helium surrounding and heavy neighbor influence

¹ Institute of Energy Problems of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences, Russia.
² Institute of Chemical Physics in Chernogolovka, Russian Academy of Sciences, Chernogolovka, 142432, Moscow region, Russia.

Abstract

The fluorescence excitation spectra of metastable³ P₂ Ne atoms in superfluid helium have been studied for the first time. Ne spectral lines show a surprisingly small broadening and shift. We have also studied emission spectra and decay times related to the strongly forbidden N(²D → ⁴S) transition in the impurity-helium solid phase (IHSP) containing metastable N atoms, N₂ molecules and - in some cases - rare gas atoms (Rg = Ne or Kr). We have shown that the central cores of solid He clusters correspond to single metastable N*(²D) atoms or to N*-N₂ and N*-Rg pairs as well as to triple N*-N₂-Rg and exciton-like N*Rg_n complexes, as evidenced by their luminescence spectra.

Résumé

Nous avons étudié pour la première fois les spectres d’excitation des atomes de néon à l’état métastable ³ P₂ dans l’hélium superfluide. Le déplacement et l’élargissement des raies est exceptionnellement faible. Nous avons également étudié les spectres O et les temps de déclin de l’émission associée à la transition N(²D → ⁴S) dans la phase solide hélium-impuretés contenant les atomes, métastables N(²D), les molécules d’azote et (dans certains cas) les atomes de gaz rares (Rg = Ne ou Kr). Nous avons montré que le cœur des agrégats solides d’hélium peut être constitué par un seul atome N*(²D) mais aussi par les paires N*-N₂ et N*-Rg et les complexes triples N*-N₂-Rg et les agrégats quasi-excitoniques N*-Rg_n.