2019 Fiscal Year Research-status Report
１次元ヘリウム系における超流動量子相転移の臨界現象
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18K03535
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
谷口 淳子 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (70377018)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 量子臨界現象 / 朝永-ラッティンジャー液体 / 超流動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１次元ナノ細孔中4Heは，希薄な（薄膜）領域から加圧液体領域までの広い密度範囲において，朝永‐ラッティンジャー（TL）液体特有の超流動応答が観測されており，１次元量子系の物性を調べるのに適した系と考えられている．本研究課題は，圧縮率や超音波吸収係数・音速の測定により，超流動が消失する量子臨界点近傍の臨界現象を探索・解明することを目的としている．今年度は主に３つの課題に取り組んだ．一つ目は，前年度に行った希薄領域における比熱および圧縮率の測定結果の解析である．解析の結果，非超流動相から超流動相になる面密度(nc)付近の低密度側で，流体相が消失し，全てガラス的な固体となることが明らかになった．そして，ncより高面密度側ではガラス的固相の上に液相が形成され，その液相で超流動が発現していると考えられる.この結果は，nc近傍の物性が量子揺らぎの効果を考慮せずに説明されうることを示唆している．（Phys. Rev. Bに掲載）
２つ目として，加圧液体領域の捩れ振り子・超音波の同時測定に取り組んだ．しかし，未だ十分な感度が得られておらず，現在，測定系の改良を進めている．
３つ目として，音叉型水晶振動子（32 kHz）を用いた超流動の測定系の開発に成功した．TL液体の超流動応答は非常に緩和時間が遅く，観測周波数に強く依存する可能性が指摘されている.今回開発に成功した測定系（32ｋHz）は，従来の捩れ振り子（~kHz）と超音波（~MHz）の中間程度の周波数で，観測周波数依存の概要を明らかにする上で重要な進展である.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は，研究計画の通り，加圧領域における超音波・捩れ振り子同時測定に取り組んだ.しかし，現時点で十分な感度が得られておらず，計画よりも少し遅れている状況である．一方，音叉型水晶振動子（32 kHz）を用いた超流動の測定系の開発に成功した.朝永‐ラッティンジャー液体の超流動応答は観測周波数に強く依存する可能性が指摘されており，従来の測定手法である捩れ振り子（～kHz）と超音波（～MHz）の中間程度の周波数で,観測周波数依存の概要を明らかにする上で,重要な進展である．このことから，総括的にはおおむね順調に進展していると考えられる
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、非常に希薄な（薄膜）領域における量子臨界現象の有無について調べた．さらに,本来の研究計画にあった加圧下の超音波・捩れ振り子同時測定に取り組んだが,現時点では,周波数変化（超流動密度の大きさ）に関して十分な測定感度が得られていない．
今後，超音波と捩れ振り子の検出部の分離および高分解能のデジタルオシロスコープの導入により，同時測定の高感度化を図る.改良した装置による加圧領域の測定を進めることで,１次元細孔中液体の加圧領域における量子臨界現象の概要を明らかにできると考えている．
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| Causes of Carryover |
測定系の改良に必要な金属材料,同軸ケーブルについて未だ検討中であった.十分な検討のうえ,翌年度分として請求した助成金をあわせて最適な金属材料,同軸ケーブルを購入する予定である．
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