Using soft X-ray coherent diffraction imaging to study and tailor the formation of superfluid helium droplets and quantum vortices within them

• Project/Area Number: 23K28359
• Project/Area Number (Other): 23H03670 (2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: HARRIES JAMES 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 放射光科学研究センター, 上席研究員 (30416383)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久間 晋 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (50600045)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2027: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2026: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2025: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2024: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2023: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
• Keywords: 超流動 / 液滴 / ヘリウム / XFEL / ヘリウム液滴 / X線自由電子レーザー / イメージんぐ

Outline of Research at the Start

本研究の対象は超流動液体ヘリウムのナノ粒子である。極低温(0.4K, ‐273°C)、大きさnm μmの量子ビームを真空チャンバー内に作って、X線自由電子レーザーからの光を用いて一個一個の液滴の大きさ、形、量子性質を調べる。粒子の超流動性質を用いて、粒子の中に捕獲する別の粒子(単分子、複数分子、原子クラスター、ナノ粒子等)の液滴との相互作用の測定や、その内包粒子の構造の測定も可能とする。さらに、可視光レーザーとの組み合わせで内包粒子のダイナミックスにも展開させる。研究開発は量研や理研で行い、測定はSACLA等のX線自由電子レーザー施設で行う予定である。