Study of ultra high-speed superflow and flow-induced supersolid state in liquid helium

• Project/Area Number: 24K00589
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 白濱 圭也 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70251486)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 永合 祐輔 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (50623435) ; 谷 智行 沖縄科学技術大学院大学, 量子ダイナミクスユニット, ポストドクトラルスカラー (50992624)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2026: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2024: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
• Keywords: 物性物理 / 液体ヘリウム / 超流動 / ロトン / 超固体

Outline of Research at the Start

液体ヘリウムや冷却原子気体が極低温で粘性を失う「超流動」は、物質が示す最も劇的な量子現象である。一般には超流動は液体や気体でしか観測できないが、特殊な条件下では結晶のような固体が超流動を示すことが予想されてきた。このような状態を、超流動を示す固体、「超固体」と呼ぶ。本研究は、超流動液体ヘリウム(4He)を狭い空間中で超高速で流すことで、理論的に予想されている超固体状態を探索する初めての試みである。具体的には、幅が数ミクロン(μm)の狭いスリットに液体ヘリウムを超高速(50m/s以上)で流し、臨界速度と呼ばれる速度の近傍で発生すると期待されるヘリウム周期構造の観測を試みる。