J. Phys. France 37, 747-753 (1976)
DOI: 10.1051/jphys:01976003706074700

Quasi-elastic neutron scattering from liquid gallium over the temperature range 163 to 333 K

L. Bosio¹, E. Schedler² et C.G. Windsor<sup>3

1</sup>  C.N.R.S., 4, place Jussieu, T 22, 75230 Paris Cedex 05, France
²  Institut Laue-Langevin, 38042 Grenoble Cedex, France
³  A.E.R.E., Harwell, OX11ORA, U.K.

Abstract
Using a triple axis spectrometer we have measured the quasi-elastic scattering from liquid gallium droplets down to near the lowest temperature T L = 150 K at which the liquid remains in the supercooled state. Special reference was given to values of the wave-vector Q0 = 2.50 Å-1 and Q00 = 3.12 Å-1 corresponding respectively to the mean peak and the shoulder in the structure factor S(Q). At Q0 the full width at half height of the Lorentzian profile fitting the quasi-elastic peak is found to vary linearly with temperature below 333 K, with a rate equal to 0.001 6 ± 0.000 2 THz. K-1 approaching a zero value at T = 157 ± 10 K which we associate with the metastability limit of the liquid state.

Résumé
A l'aide d'un spectromètre à trois axes, nous avons étudié la diffusion quasi élastique de gouttelettes de gallium liquide jusqu'à des températures proches de la température minimale TL = 150 K à laquelle le liquide peut être maintenu en surfusion. Les mesures ont été essentiellement effectuées au voisinage des valeurs du vecteur d'onde Q0 = 2,50 Å-1 et Q00 = 3,12 Å-1 où le facteur de structure S(Q) présente respectivement un maximum principal et un épaulement. A Q0, la largeur à mi-hauteur du pic quasi élastique, bien représenté par une Lorentzienne, décroît linéairement en fonction de la température avec une pente égale à 0,001 6 ± 0,000 2 THz .K-1 et tend vers zéro à la température T = 157 ± 10 K. Cette température peut être considérée comme étant la limite en dessous de laquelle le liquide devient instable.

PACS
6125M - Liquid metals and alloys.
6470 - Specific phase transitions.

Key words
gallium -- liquid metals -- liquid structure -- neutron diffraction examination of materials -- supercooling