Inverse melting into the second liquid state induced by nuclear quantum effect: an example of helium verified by computer experiment

Research Project

Project/Area Number	24K08354
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
Research Institution	Nara Women's University
Principal Investigator	衣川健一奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (50254446)
Project Period (FY)	2024-04-01 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000) Fiscal Year 2026: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000) Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000) Fiscal Year 2024: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords	核量子効果 / ポリアモルフィズム / 経路積分 / 液体ヘリウム / 逆融解
Outline of Research at the Start	本研究は「一般に，物質は十分な低温に冷却すれば，原子の核量子効果によって固体が融解するのか」という本質的な問いに答える第一歩の研究である。本研究では， ①：固体が温度低下によって原子の核量子効果によって冷却融解を引き起こすこと， ②：冷却融解で生成した第２の液相は，加熱融解で生成する第１の液相とは異なる相であること，の２点を証明する。この例証は，物質系の中で最も顕著に核量子効果を発現するモデルケースとしてのヘリウム４を対象にした計算機実験（経路積分セントロイド分子動力学シミュレーション）の手法によって行う。