Dynamic diffuse scattering of X-rays in fcc 4He

A first measurement of the dynamic diffuse scattering (DDS) of X‐rays was made in a fcc 4He crystal. The generally preferred method of studying lattice dynamics is through inelastic neutron scattering (INS). INS experiments, however, require large crystals which, in case of the high pressure fcc phase of helium are difficult to achieve and suffer from some poorly resolved phonon signals. An alternate promising technique uses a beryllium sample cell at cryogenic temperatures and excellent quality single crystals. Diffuse X‐ray scattering measurements on such fcc samples yield information about the elastic constants in solid 4He. Present test results on a crystal at 241(3) MPa and 23.8(1) K are compared with the results from neutron experiments and several theoretical calculations, including a present Hartree‐Fock LCAO model. Various disagreements are found and discussed. (© 2004 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim) Zum ersten mal wurde dynamisch diffuse Streuung von Röntgenstrahlen in einem fcc‐4He‐Einkristall gemessen. Gitterschwingungen (Phononen) in Einkristallen werden bevorzugt mittels inelastischer Neutronenstreuung (INS) studiert. Jedoch erfordern Messungen mit INS große Einkristalle, die im Falle der Hochdruckphasen des Heliums nur äußerst schwer zu realisieren sind. Darüberhinaus leiden die Phononenspektren unter solch schwierigen experimentellen Bedingungen an mangelnder Energieauflösung. Eine vielversprechende Alternative verwendet kleine Beryllium‐Druckzellen in denen bei tiefen Temperaturen Helium‐Einkristalle von sehr guter Qualität wachsen. Die diffuse Röntgenstreuung an solchen Proben liefert Information über die elastischen Konstanten im festen Helium. Ergebnisse erster Messungen bei 241(3) MPa und 23.8(1) K werden in dieser Arbeit vorgestellt und mit Ergebnissen anderer Arbeiten verglichen, wie frühe Neutronenstreuexperimente und theoretische Arbeiten (inklusive Rechnungen innerhalb eines Hartree‐Fock LCAO Modells). Die deutlich streuenden Ergebnisse werden diskutiert.