2014 Fiscal Year Research-status Report
ナノ細孔中４Heを用いた１次元特有の動的な超流動応答の実験的解明
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26400352
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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, 情報理工学(系)研究科, 助教 (70377018)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 朝永‐ラッティンジャー液体 / 超流動 / 量子流体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者はこれまでに１次元ナノ細孔中に閉じ込めた液体4Heの超流動を２重連成ねじれ振り子を用いて２つの異なる観測周波数で測定している．測定の結果，超流動成分の立ち上がりに伴う散逸ピークの温度Tpは観測周波数に大きく依存することを見出した．この周波数依存は，細孔中の超流動応答が１次元特有の量子揺らぎに起因する動的な現象であることを示唆している．一方，理論的な研究から１次元ナノ細工中の液体4Heは，朝永－ラッティンジャー（TL）液体として振る舞い，その特徴として散逸ピークの温度Tpの観測周波数に対する冪的依存性が予測されている．
本研究課題『ナノ細孔中4Heを用いた１次元特有の動的な超流動応答の実験的解明』は，TL液体の特徴である観測周波数に対するべき敵意損を指標として，１次元ナノ細孔の孔径と１次元性の関係を明らかにすることを目的としている．
初年度である平成26年度は，周波数可変ねじれ振り子の測定系の構築を行うことを予定していた．実際には，従来のねじれ振り子に比べ約10倍程度の周波数（~20kHz）で共振を起こさせるねじれ振り子を設計・試作を行った．平成27年度当初に，周波数での共振を安定して起こさせるための電気回路系の整備を行ない，新しいねじれ振り子の動作テストを行う予定である．その後，孔径2.8nmから測定を開始する予定である．
１次元細孔中3Heの物性研究は，１次元系においてボース・フェルミ統計という統計性の違いによる影響を知るために非常に重要である．そこで，新しいねじれ振り子の開発と平行して，１次元細孔中3HeのNMR測定を行い，フェルミ縮退温度領域の振る舞いを調べた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では，散逸ピークの温度Tpの観測周波数に対する冪的依存性をTL液体の１つの指標とし，複数の周波数でねじれ振り子の測定を行う．このために平成26年度は，周波数可変ねじれ振り子の測定の構築を行う予定であった，周波数可変ねじれ振り子は，これまでのねじれ振り子とは構造が異なるため，いくつかの周波数可変の方法を試みて最適な方法を探る必要がある．平成26年度は，ねじれ振り子の設計・試作を行ない，最適化を進めることができた．ただ，26年度の到達目標としていた，孔径2.8nmにおける測定の開始までは到達できなかったため，現在までの達成度はやや遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
ねじれ振り子の周波数可変の方法についてさらに最適化を進める．さらに，測定系の構築を行ったうえで，孔径2.8nmから測定を行う．次に，より小さな孔径である2.2nmの試料にかえて周波数可変ねじれ振り子による測定を進める．
これまでの予備実験での2.2nmの試料のねじれ振り子の測定では，超流動成分の立ち上がりの温度依存性は2.8nmの試料と比較して緩やかなことが明らかになっている．これは４Heを閉じ込める孔径が小さくなることで，細孔中4Heの１次元性が強くなったためと考えらる．細孔中4Heの１次元性が強くなることで超流動『応答の動的な性質は，これまで測定された2.8nmの試料よりも顕著になり，散逸ピークの温度Tpの周波数依存の強まることが期待される．
また，１次元系において量子統計性の違いが物性に及ぼす影響について調べるために，１次元細孔中3HeのNMR測定についてはさらに進めていく．
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| Causes of Carryover |
平成26年度はねじれ振子の周波数を可変にする方法を模索するためにもっぱら試作を行ない，測定は行っていない．そのため，測定に必要な消耗品や電気回路部品などの出費が抑えられた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度にはねじれ振子による測定を開始し、１年度に購入を見送った消耗品や電気回路部品を購入する予定である．
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