高密度フォノン場による量子核生成の研究

• 研究課題/領域番号: 08240214
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 奥田 雄一 東京工業大学, 理学部, 助教授 (50135670)
• 研究期間 (年度): 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 1996年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
• キーワード: 量子核形成 / 量子トンネリング / 超流動4He / 固体4He / 収束超音波

研究概要

絶対零度近傍における固体4Heは、超流動4Heから圧力を24barかけることによって1次転移で生成される。この転移における核形成はT 0では巨視的数の粒子の粒子トンネリングによって引き起こされると考えられる。通常4He結晶核は、heterogeneousな核サイトから生成されると考えられているが詳細は不明である。さらに、homogeneousな核生成は実験的にアプローチすることが不可能であると考えられてきた。本研究では、ハイパワー超音波を超流動4Heの中で収束させ、その焦点で点状の高い圧力部分を作成し、homogeneousな核生成を実験的に制御した形で調べることを目指している。本年度では、その中心部分である超音波収束用トランスデューサーを作成した。高機械結合係数をもつ圧電高分子膜であるPVDF重合体を凹面状の金属板の表面に張り付ける方法でつくりあげた。基本周波数26MHz、開口径6mm、焦点距離10mmのレンズで、He中で焦点において数気圧の音圧振巾を出せることが確認された。また、超流動体に低温部で圧力を加えられるセル、ヘリウムを低温部に閉じ込めるためのcold valveなどの製作が完了し、予備実験を開始しているが、まだ、本格実験にはいたっていない。また、固体4Heの試料づくり、界面の制御などの基本技術の習得も終了している。