2次元電子と第3音波による超流動ヘリウム3薄膜の研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10044065
• Research Institution: THE UNIVERSITY OF TOKYO
• Principal Investigator: 河野 公俊 東京大学, 物性研究所, 助教授 (30153480)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斎藤 基彦 大阪大学, 理学研究科, 教授 (80012441) ; 矢山 英樹 九州大学, 理学研究科, 助教授 (60166840) ; 白濱 圭也 慶応義塾大学, 理工学部, 助教授 (70251486)
• Keywords: ヘリウム3 / 超流動 / 薄膜 / 2次元系 / 第3音波 / 2次元電子 / 量子液体

Research Abstract

本研究は,液体Heの表面に乗った2次元電子系や液面化に蓄えられたイオン,液体He表面に吸着した原子状水素,超流動He膜を伝播する第3音波など,単層表面でも十分な感度を有する現象を総合的に用いて超流動^3He薄膜の研究に道標を立てることを目指した.そのために,世界的にこれらの研究をリードするグループ間で共同研究を企画し,2年間に亙って有意義なアイデアの交換と相互作用を活性化させた.
本年度は,超流動^3He表面上の2次元電子に関する実験,超流動^4He薄膜の第3音波の実験,超流動^3He薄膜に流れを誘起して超流動性を調べる手段の開発,^4He薄膜を用いた1次元電子系の実現,He液面上に吸着した原子状水素と2次元電子の反応の実験,^3He液面下に蓄積したイオンの伝導度測定を行った.
^4He膜上2次元電子系のマイクロ波伝導度測定はコンスタンス大学に日本から河野,新井の2名が出かけて行って実験に加わった.この系では2次元電子の量子融解が起きている可能性があり,とても興味深い.今後,日本国内においても同様の測定が可能となるように装置を整備する.マイクロ波領域の実験には量子計算の可能性など今後の研究を必要とするテーマが数多い.
外国人研究分担者の来日による積極的な参加を得て,研究は順調に進展し,その成果を国際会議等で発表した.

Research Products

• [Publications] H. Kawashima: "Fluctuation Properties of Third Sound Transission in Random Media"Physica B. 263-264. 373-375 (1999)
• [Publications] T. Arai: "Chemical reaction of surface state electrons on liquid helium with atomic hydrogen"Physica E. (to appear).
• [Publications] H. Kawashima and K. Kono: "Frequency dependence of third sound attenuation near the Kosterlitz-Thouless transition"Physica B. (to appear).
• [Publications] O. I.. Kirichek: "Experimental study of superfluid and normal ^3He surface properties by plasma resonances of Wigner solid"Physica B. (to appear).
• [Publications] K. Shirahama: "Wigner solid on the free surface of superfluid H^3_e-A"Physica B. (to appear).
• [Publications] T. Morita: "Search for short wavelength surface waves on a superfluid H^3_e film"Physica B. (to appear).
• [Publications] T. Arai: "Chemical reaction between hydrogen atoms and eledctrons on the surface of superfluid H^4_e"Physica B. (to appear).
• [Publications] K. Kono: "Electrons on superfluid H^3_e"Physica B. (to appear).
• [Publications] W. F. Vinen: "Non-linear electrical conductivity and sliding in a two-dimensional electron crystal on liquid helium"J. Phys : Condens. Matter. 11. 9709-9713 (1999)
• [Publications] W. F. Vinen: "Classical character of turbulence in a quantum liquid"Phys. Rev. B. 61. 1410-1420 (2000)
• [Publications] H. Yayama: "Electrical conductivity of quasi-one-dimensional electrons on helium film"Physica B. (to appear).
• [Publications] H. Makabe: "Theory of plasma resonance of 2D Wigner crystals on liquid ^3He"Physica E. (to appear).
• [Publications] A. M. C. Valkering: "The effect of electron pressure on suspended helium films"Physica B. (to appear).