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毛細管を用いた超流動ヘリウム3のポーラー相探索

研究課題

研究課題/領域番号 16K05455
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅱ
研究機関大阪市立大学

研究代表者

小原 顕  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 講師 (50347481)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード超流動 / 流体力学 / 磁性 / 低温工学 / 超低温技術 / 超流動3He / P波超流動 / フェルミ超流動 / 核磁気共鳴 / 低温プリアンプ / 超流動 3He / 制限空間の超流動 / 低温アンプ / 低温技術 / 超流動ヘリウム3 / 量子液体 / 制限空間ヘリウム / 低温増幅器 / 量子凝縮系 / 超低温 / 制限空間の量子現象
研究成果の概要

毛細管中に超流動3Heを閉じ込めると,本来自由に回転しうる3He原子のクーパー対が円筒壁によって回転を阻害され,新しい相が出現する可能性が有ると考えられている.過去にも2例の実験報告が有るが,直径が同一の毛細管を多数集積することと,極めて少数のスピンの状態を検出しなければならないという技術的な困難さのために明確な結論がくだせていなかった.本研究では毛細管の積層と微少信号計測のための低温プリアンプの作成に成功し,それらを用いた常流動状態でのNMR実験に成功した.しかし,計画最終年において国内のヘリウムガス供給がストップしたため,大型の希釈冷凍機を用いる本実験はスタンバイ状態のまま終了した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

自由に回転できるクーパー対に関する研究は多数あり,理論・実験ともに多くの成功を収めているが,擬1次元的に回転運動を抑制された状態についての研究は理論が完全に先行している.その理由は,実験が難しかったからである.本研究では,フォトニック結晶ファイバが超流動3Heを閉じ込める円筒容器としてふさわしいことをしめし今後の研究の糧となった.また,微少信号測定方法の一つとして安価かつ簡単に製作可能な低温プリアンプの実用化に成功した.特に,今回作成した低温プリアンプは各国の低温技術者の好奇心を刺激し,さらに付加価値をつけるなど技術的発展を遂げる原動力となった.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] Observation of second sound attenuation across a superfluid suction vortex2019

    • 著者名/発表者名
      Itsuki Matsumura; Katsuyoshi Ohyama ; Koji Sato; Ken Obara ; Hideo Yano; Osamu Ishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: - 号: 1-2 ページ: 204-210

    • DOI

      10.1007/s10909-019-02164-z

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vortex Emission from Quantum Turbulence Generated by Vibrating Wire in Superfluid 4He2019

    • 著者名/発表者名
      Yano H.、Sato K.、Hamazaki K.、Mushiake R.、Obara K.、Ishikawa O.
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: 印刷中 号: 1-2 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1007/s10909-019-02143-4

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of the spiral flow and vortex induced by a suction pump in superfluid 4He2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, K. Ohyama, K. Obara, O. Ishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 969 ページ: 012002-012002

    • DOI

      10.1088/1742-6596/969/1/012002

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Observation of the spiral flow and vortex induced by a suction pump in superfluid 4He2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, K. Ohyama, K. Obara, and O. Ishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 969

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Anisotropic formation of quantum turbulence generated by a vibrating wire in superfluid 4He2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, K. Ogawa, Y. Chiba, K. Obara, and O. Ishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: 187 号: 5-6 ページ: 515-522

    • DOI

      10.1007/s10909-016-1729-z

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Cryogenic Enhancement-Mode Pseudomorphic High-Electron-Mobility Transistor Amplifier2017

    • 著者名/発表者名
      T. Hirata, T. Okazaki, K. Obara, H. Yano and Ishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: 187 号: 5-6 ページ: 596-601

    • DOI

      10.1007/s10909-017-1763-5

    • NAID

      120006487415

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2019995

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 第二音波で観測する吸い込み渦の渦糸長密度2018

    • 著者名/発表者名
      松村樹, 佐藤浩司, 木村豊, 小原顕, 矢野英雄, 石川修六
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超流動ヘリウム4中の振動ワイヤーが作る量子乱流の渦構造II2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩司, 濵﨑康佑, 小原顕, 矢野英雄, 石川修六
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超流動4He熱対向流による乱流生成と渦環放出2018

    • 著者名/発表者名
      濵崎康佑, 佐藤浩司, 木村豊, 小原顕, 矢野英雄, 石川修六
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Power dependence of vortex emission generated by vibrating wire in HeII2018

    • 著者名/発表者名
      K. Sato, R. Mushiake, K. Obara, H. Yano, and O. Ishikawa
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Fluids and Solids 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wetting Property of 4 He Crystals on a Rough Wall2018

    • 著者名/発表者名
      R. Nomura, T. Takahashi, H. Minezaki, A. Suzuk , K. Obara, K. Itaka, and Y. Okuda
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Fluids and Solids 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of cryogenic C-MOS and pHEMT amplifiers2018

    • 著者名/発表者名
      H. Tanabe, K. Obara, H. Yano, and O. Ishikawa
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Fluids and Solids 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vortex Emission from Quantum Turbulence Generated in Superfluid 4 He2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, K. Sato, R. Mushiake, K. Obara, and O. Ishikawa
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Fluids and Solids 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vortex Emission from Turbulence Produced by Counterflow in Superfluid 4 He2018

    • 著者名/発表者名
      K. Hamazaki, K. Sato, Y. Kimura, K. Obara, H. Yano, and O. Ishikawa
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Fluids and Solids 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vorticity of suction vortex observed by second sound in superfluid 4 He2018

    • 著者名/発表者名
      I. Matsumura, K. Sato, Y. Kimura, K. Obara, H. Yano, and O. Ishikawa
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Fluids and Solids 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超流動ヘリウム4中の振動ワイヤーが作る量子乱流の渦構造2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤浩司, 虫明亮哉, 小原顕, 矢野英雄, 石川修六
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 平行平板中超流動ヘリウム3-A相における半整数量子渦の観測2018

    • 著者名/発表者名
      木村豊, 小原顕, 矢野英雄, 高木丈夫, 山下穣, 石川修六
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 平行平板中超流動ヘリウム3での回転下NMR信号の回転速度依存性2017

    • 著者名/発表者名
      木村豊, 國松貴之, 小原顕, 矢野英雄, 高木丈夫, 石川修六
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス,大阪府豊中市
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 平行平板中超流動ヘリウム3-A相での半整数量子渦2017

    • 著者名/発表者名
      木村豊,小原顕,矢野英雄,高木丈夫,山下穣,石川修六
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] エアロジェル界面でのNMR実験による超流動ヘリウム3奇周波数クーパー対の探索2017

    • 著者名/発表者名
      水畑博貴,野村直人,木村豊,小原顕,矢野英雄,石川修六
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 平行平板中超流動ヘリウム3-A相における半整数量子渦の観測2017

    • 著者名/発表者名
      木村豊,小原顕,矢野英雄,高木丈夫,山下穣,石川修六
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Rotation speed dependent NMR frequency in superfluid 3He-A between parallel plates2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kimura, K. Obara, H. Yano, T. Takagi, M. Yamashita, and O. Ishikawa
    • 学会等名
      The 28th International Conference on Low Temperature Physics (LT28)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Odd-frequency cooper pairing in normal liquid 3He at aerogel interface2017

    • 著者名/発表者名
      H. Mizuhata, N. Nomura, Y. Kimura, K. Obara, H. Yano, and O. Ishikawa
    • 学会等名
      The 28th International Conference on Low Temperature Physics (LT28)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Observation of spiral flow and vortex induced by suction pump in superfluid 4He2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yano, K. Ohyama, K. Obara, and O. Ishikawa
    • 学会等名
      International Conference on Ultra Low Temperature Physics (ULT2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Rotation speed dependent NMR frequency in superfluid 3He-A in parallel plates2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kimura, K. Obara, H. Yano, T. Takagi, M. Yamashita, and O. Ishikawa
    • 学会等名
      International Conference on Ultra Low Temperature Physics (ULT2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 平行平板中の超流動ヘリウム3における秩序変数の回転軸・磁場相対角依存性2016

    • 著者名/発表者名
      木村豊, 國松貴之, 小原顕, 矢野英雄, 高木丈夫, 石川修六
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス, 石川県金沢市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 毛細管中3Heの核磁気共鳴実験に向けた極小コイルと低温アンプの開発 (I)2016

    • 著者名/発表者名
      平田拓也, 小原顕, 矢野英雄, 石川修六, 柏谷聡, 小柳正男, 柏谷裕美
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス, 石川県金沢市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of Cryogenic Enhancement-Mode Pseudomorphic High-Electron-Mobility Transistor Amplifier.2016

    • 著者名/発表者名
      K. Obara, T. Hirata, H. Yano and Ishikawa
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids (QFS2016)
    • 発表場所
      Clarion Congress Hotel, プラハ, チェコ共和国
    • 年月日
      2016-08-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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