第4音波法を用いたエアロジェル中の超流動ヘリウム3の研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11640357
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 松原 明 大阪市立大学, 理学部, 助手 (00229519)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢野 英雄 大阪市立大学, 理学部, 講師 (70231652) ; 石川 修六 大阪市立大学, 理学部, 助教授 (90184473) ; 畑 徹 大阪市立大学, 理学部, 教授 (10156333)
• Keywords: 超流動 / エアロジェル / 第4音波 / ヘリウム3 / 不純物効果 / 音響屈折率

Research Abstract

本年度はエアロジェルを用いた音波共鳴セルを製作し,超流動ヘリウム4による測定を行った。さらに超流動ヘリウム3による測定を開始し,ある一定の結果を得た。
5種類の音響セルを用意した。エアロジェル中の音波測定では,エアロジェル自体が振動できるため,超流動体の音波がエアロジェルの振動と結合し第4音波とならない。そのため,2つのセルは平均粒径100μmの銀粉末を焼結し,その隙間に空孔率99%と98%のエアロジェルを製作することでエアロジェルの振動を抑え,第4音波を観測する方法を採用した。残りのうちの1つは比較のために焼結銀なしの空間に空孔率98.5%のエアロジェルを入れたものを,他の1つは焼結銀のみのセルを製作した。最後の1つは第1音波を測定するために空のまま使用した。焼結銀およびエアロジェルの製作はアメリカ・Rutgars大学のKojima教授を通じてDelaware大学のMulders氏に依頼した。
超流動ヘリウム4による測定は,微粉末を詰めた音響セルでの音波測定時に必要な音響屈折率を測定するため,および焼結銀中のエアロジェルの振動の抑制を確認するために行った。データの取得は今回購入したコンピュータとインターフェースボード,データ取得ソフトウェア(LabVIEW)と既存の発振器等を用いて行った。その結果,焼結銀中に製作されたエアロジェルは振動が抑えられ,超流動ヘリウム4の第4音波が観測された。その焼結銀中での音響屈折率は,エアロジェルの有無に関わらず約1.5と比較的大きな値をとることがわかった。
また超流動ヘリウム3による予備的な測定より,焼結銀中エアロジェルのセルで第4音波を,焼結銀なしエアロジェルのセルでエアロジェルの振動と結合した音波を観測した。これらの結果の解析より,エアロジェルの空孔率の小さなものほど,また超流動ヘリウム3の圧力が低いほど,転移温度や超流動密度が抑制される結果を得た。今後,直流バイアスの最適値を探すなどの条件を整えて,本格的な測定を行う予定である。