2003 Fiscal Year Annual Research Report
原子分子を光学的プローブとする超流動ヘリウムの量子物性検出実験
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15540383
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
森脇 喜紀 富山大学, 理学部, 助教授 (90270470)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小田島 仁司 富山大学, 理学部, 助教授 (50233557)
松島 房和 富山大学, 理学部, 教授 (40142236)
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| Keywords | 超流動ヘリウム / 固体ヘリウム / レーザー分光 / レーザーアブレーション / エキサイプレックス |
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| Research Abstract |
低温・高密度ヘリウム(気体・液体・固体)中に中性原子(Mg,Ca)あるいはイオン(Ba^+)を生成し、そのレーザースペクトルを測定することにより、不純物原子・イオンとその周りのヘリウムとの相互作用を調べた。
1.液体・固体ヘリウム中のMg原子の分光
液体ヘリウム中の重いアルカリ土類原子(Ca,Sr,Ba)では、スペクトルの解析により、不純物原子がその周りに真空の空洞を形成することが知られている。Mgではそのスペクトルの広がりがバブルの形成だけでは説明出来ず、励起状態でMg^*-He_nのエキサイプレックスを形成している可能性があった。ヘリウムを加圧すると、バルクでは原子間の距離が縮むが、エキサイプレックスでは原子間隔の変化は小さいであろうと予想される。これはエキサイプレックスではHe原子がバルクから孤立している為である。そこで、加圧下(<6MPa)での不純物原子のスペクトルを測定した。その結果、Caでは圧力と伴にスペクトルのピークが移動し、その幅が増大するのに対し、Mgではほとんど変化が無い。また、同位体^3Heでも同様な結果が得られた。このことから、液体・固体ヘリウム中でMgがエキサイプレックスを形成することが確認された。
2.Ba^<+*>-Heエキサイプレックスの形成ダイナミックス
Ba^+-Heの2体断熱ポテンシャルを理論的に計算し、Ba^<+*>-Heエキサイプレックスからの発光スペクトルを予想し、実験において低温ヘリウムガス中でのBa^+の発光スペクトルのからBa^<+*>、Heのスペクトルを分離した。また、Ba^<+*>とHeとの衝突によるエキサイプレックスの形成、振動緩和などのレートが求められた。
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