2017 Fiscal Year Annual Research Report
Macroscopic amplification of an ultra-small interaction in superfluid 3He
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26287084
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
池上 弘樹 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 専任研究員 (70313161)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石黒 亮輔 日本女子大学, 理学部, 准教授 (40433312)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超流動ヘリウム３ / 時間反転対称性の破れ / 巨視的量子現象 / 超低温 / 巨視的増幅 / 量子凝縮 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超流動などの巨視的量子現象では、熱ゆらぎに埋もれてしまうような微小な相互作用でも、マクロな数の粒子の凝縮により増幅され巨視的な現象として観測されうることがある。そのような例として、Leggettは、超流動ヘリウム３のA相において、ヘリウム３原子の内部の電子密度の偏りによりクーパー対が磁気モーメントを持つことにより磁場とl vectorとの間に微弱な相互作用が生じ、それがマクロな性質に影響を及ぼすと提唱している。この現象の実験的検証を行うための超低温高磁場冷凍機と、実験セルの整備を行った。さらに、微小電流を高感度で測定する測定系の整備を行った。
これと並行して、3He-4He混合液上の電子の移動度測定を行った。この系では、混合液の表面にコヒーレンス長程度の厚さの3He薄膜を作る事が可能である。この3He薄膜は、上下の面がきれいな表面であるため、l vectorのドメイン壁などの欠陥が生成しにくく、明確な実験が可能な系だと考えられる。そのため、クーパー対の軌道角運動量と磁場との間の微弱相互作用の存在を検証するための理想的な実験系といえる。この系で微弱相互作用の存在を検証するための第一歩として、3He-4He混合液上の電子の移動度測定を行った。観測された移動度は、100 mK以下の低温では混合液中の3He準粒子の散乱で決まっていることが明らかになった。詳細な解析により、3He準粒子は表面で3He表面状態との間で異常な散乱が起こり、鏡面散乱よりも高い移動度を示すという異常な現象が明らかになった。異常な散乱は、バルク中の3He準粒子が3He-4He混合液の表面にできる3He薄膜との相互作用により生じると考えられる。この結果を、Physical Review Letters誌に論文としてまとめた。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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