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磁場および粒子相関の制御による超流動ヘリウム3のトポロジカル量子臨界現象の探求

Publicly Offered Research

Project AreaFrontiers of materials science spun from topology
Project/Area Number 16H00986
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

野村 竜司  東京工業大学, 理学院, 助教 (00323783)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords超流動ヘリウム3 / トポロジカル超流動 / マヨラナフェルミオン / アンドレーエフ束縛状態 / 横波音響インピーダンス / 超低温 / 量子液体 / 超流動3He / トポロジカル量子臨界点 / 横波音響抵抗
Outline of Annual Research Achievements

磁場中の超流動3Heの音響抵抗測定のセットアップを終えて、全体を組み上げた。その後、冷却を試みたが大きな熱流入があり、超低温での実験はまだ出来ていなかった。熱流入の原因を探ったところ、新たに導入した超伝導マグネットのリード線からの熱流入が原因であることを突き止めたが、磁場中測定を行うまでは行かなかった。
ゼロ磁場での測定が可能な、バルク3Heと壁との間に生じる4He薄膜の超流動転移を調べた。4Heの固化圧よりも高圧側にも関わらず、壁での3He準粒子散乱に対する鏡面度が増大していることを見出した。これは4He薄膜が固化しているにも関わらず、壁の乱れを抑制することを示す結果である。
MEMS(micro electromechanical systems)を用いたナノ薄膜超流動3Heの力学応答を調べる研究は、海外共同研究者との共同研究により進展した。過去に我々が行った高磁場中で実現する超流動3HeのA1相、A2相における高周波横波抵抗測定により、これらの非ユニタリー超流動の表面状態は力学応答に大きなスピン状態依存性を持つことが示されていた。この依存性は、単純な弱結合理論では説明できず、表面状態における強相関効果を捉えていると考えられる。in situ回転が可能な試料容器を用いて、横波音響抵抗測定とMEMS測定を磁場中で同時に行い、非ユニタリー超流動の表面状態の特異な力学応答を調べる準備をした。周波数依存性と磁場方位依存性からスピン状態依存性の起源を解明するべく、試料セルを組み立て、実験準備を終えた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] フロリダ大学(米国)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Florida(米国)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of Perpendicular Magnetic Field on Topological Surface States in Superfluid 3He-B2017

    • Author(s)
      K. Akiyama, R. Nomura, and Y. Okuda
    • Organizer
      International Conference on Topological Materials Science 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Surface Majorana states of topological superfluid 3He2017

    • Author(s)
      R. Nomura, K. Akiyama, and Y. Okuda
    • Organizer
      ULT 2017 Frontiers of Low Temperature Physics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] トポロジカル超流動3Heの新奇準粒子状態2017

    • Author(s)
      野村竜司
    • Organizer
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 超流動3Heにおけるトポロジカル量子相転移の探索2016

    • Author(s)
      野村竜司、秋山綱紀、奥田雄一
    • Organizer
      第2回TMS領域研究会(TMS2016)
    • Place of Presentation
      東北大学片平さくらホール
    • Year and Date
      2016-12-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] トポロジカル超流動3Heの表面マヨラナ状態2016

    • Author(s)
      野村竜司
    • Organizer
      第10回物性科学領域横断研究会
    • Place of Presentation
      神戸大学百年記念館
    • Year and Date
      2016-12-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Review on the ultrasonic detections of Higgs modes and Majorana modes in superfluid 3He2016

    • Author(s)
      Ryuji Nomura
    • Organizer
      6th Intensive-Interactive Meeting of Topological Material Science
    • Place of Presentation
      Keio University
    • Year and Date
      2016-11-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 磁場および粒子相関の制御による超流動ヘリウム3のトポロジカル量子臨界現象の探求2016

    • Author(s)
      野村竜司、秋山綱紀、奥田雄一
    • Organizer
      文部科学省科学研究費補助金 新学術領域研究「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」公募班キックオフミーティング
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2016-06-04
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-04-26   Modified: 2022-02-28  

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