2019 Fiscal Year Research-status Report
ナノ超流動ヘリウム3の創成と新奇準粒子状態の局所検出
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17K05535
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
野村 竜司 東京工業大学, 理学院, 助教 (00323783)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 陽香 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (70462835)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| 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 / 非ユニタリー超流動 / アンドレーエフ束縛状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微小機械振動子（micro electromechanical systems, MEMS）などの新しいタイプの力学センサーを用いた局所観測により、ナノメートルスケールの狭い空間中に閉じ込めた超流動ヘリウム3を調べ、ナノ超流動ヘリウム3の相図を明らかにすることを目的とする。ナノ空間中では、様々な閉じ込めの形状に応じて、2次元A相、ストライプ相、ヘリカル相、ポーラー相などの新相が理論的に提案されている。ヒッグスモードによる高周波音波の共鳴吸収やMEMSの力学応答測定から各相の対称性が決定を目指している。
高磁場中で実現する非ユニタリー超流動ヘリウム3であるA1相、A2相において、水晶振動子の高周波横波インピーダンス測定から、表面束縛状態がスピン状態に依存する応答を示すことが、過去の代表らによる研究で明らかにされた。これを海外共同研究者との共同研究により、さらに推し進める。スピン状態依存する力学応答の起源を、水晶振動子とMEMSの同時測定による幅広い周波数域での力学応答から明らかにすることが、共同研究の目的である。また磁場中で、振動子をその場回転させて、力学応答の磁場との角度依存性を測定することも、本共同研究の大きな特徴である。高磁場中の超流動ヘリウム3の高周波横波インピーダンス測定のセットアップを終えて、全体を組み上げ冷却実験を開始した。しかし、横波インピーダンスとMEMSの同測定を行うと、MEMS測定に不具合が生じることは分かり、その対応に予想外に実験時間がかかっている。現在は、超低温実験を継続中である。
また、マヨラナ粒子に関する国内研究会、結晶秩序に関する国内ワークショップでの、招待講演を行った。量子流体、固体の国際会議において、ナノスケールの乱れの下でのヘリウム4の結晶化についての招待講演を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまでに何度か超低温への冷却を行った。温度計の指示値で見る冷凍機自体の温度は下がっているが、音響応答では超流動転移の兆候が見えないことがあった。これは回転駆動用の液体ヘリウム3の熱アンカーが十分でないためであり、熱アンカーを強化するよう改良した。また、高周波横波インピーダンス測定用の水晶振動子とMEMS素子の同時測定を行うと、MEMS素子に不具合が出ることも分かった。史料容器内でのグラウンドの取り方を工夫することにより改善させた。現在は、高磁場、超低温実験を継続中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
試料容器内のグラウンドの改良により、水晶振動子による横波音響インピーダンス測定とMEMS測定を同一サンプル容器内での同時測定を行う。また超低温への冷却の問題は、回転駆動用の液体ヘリウム3への熱アンカーに改良により解決できたと思われる。現在は、超低温高磁場中測定を行っている。高磁場中での、横波音響インピーダンス測定とMEMS測定を、非ユニタリー超流動体の表面状態の特異な力学応答を、周波数依存性と磁場方位依存性の観点から解明する。幅広い周波数域での力学応答と、超低温でのその場回転による磁場方位依存性を測定する。非ユニタリー超流体が示す特異なスピン依存力学応答の起源を明らかにし、強相関効果の発現可能性を探る。
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| Causes of Carryover |
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。その後に超低温実験を行った。しかし、横波音響インピーダンス測定とMEMS測定の高磁場中での同測定を行うと、MEMS測定に不具合が生じることは分かり予想外に実験時間がかかってしまった。来年度まで延長して実験する必要が生じた。また、得られた実験結果は、来年度に開かれる国際会議に発表する予定であり、論文としても公表する予定である。
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