ヘリウム結晶の摩擦と超固体性

• 研究課題/領域番号: 21340095
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 野村 竜司 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (00323783)
• 研究分担者: 奥田 雄一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50135670)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2011年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2010年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2009年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
• キーワード: 量子結品 / 超流動 / 摩擦 / 超固体 / ヘリウム4 / 量子固体 / 量子トンネル効果 / 自己組織化臨界性

研究概要

音響放射圧によって微小重力中のヘリウム4結品を駆動し、超流動ヘリウム中に浮遊させることに成功した。ピエゾ素子を用いたインチワーム駆動法で、ヘリウム結品中にステンレス試料が埋もれた状況下でも、ステンレス試料を動かすことに成功した。ピエゾ素子の極低温高圧下での動作に問題ないことが確認され、ヘリウム結晶への適用へあと一歩のところまでこぎっけた。エアロジェル中でのヘリウムの結晶化を調べ、量子トンネリングによる自己組織化臨界状態を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Critical Overpressure for Nucleation of 4He Crystals in Aerogel (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Matsuda, R. Masumoto, A. Ochi, R. Nomura and Y. Okuda
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Creation and Annihilation of 4He Negative Crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi, R. Nomura and Y. Okuda
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 4He Crystals in Superfluid under Zero Gravity (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi, R. Nomura and Y. Okuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: E85
  • 査読あり
• [雑誌論文] 4He Crystals in Superfluid under Zero Gravity (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Takahashi, R.Nomura, Y.Okuda
  • 雑誌名: Phys.Rev.E 巻: 85
  • 査読あり
• [雑誌論文] Creation and Annihilation of 4He Negative Crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Takahashi, R.Nomura, Y.Okuda
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical Overpressure for Nucleation of 4He Crystals in Aerogel (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Matsuda, R.Masumoto, A.Ochi, R.Nomura, Y.Okuda
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Macroscopic Quantum Tunneling and Avalanche Size Distribution of 4He Crystallization in Aerogel (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Nomura, H. Matsuda, R. Masumoto, K. Ueno and Y. Okuda
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 80 ページ: 123601-123601
  • NAID: 210000109289
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface waves on Superfluid 4He under the Reduced Gravity (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi, M. Suzuki, R. Nomura, Y. Okuda, K Kamiya, T. Numazawa and P. Shirron
  • 雑誌名: Microgravity Sci. Technol 巻: 23 ページ: 365-372
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a 3He refrigerator for possible experiments of solid 4He on a small jet plane (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi, M. Suzuki, R. Nomura and Y. Okuda
  • 雑誌名: J. Low Temp. Phys. 巻: 162 ページ: 733-739
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical Transition of 4He Crystallization in a Very High Porosity Aerogel (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Masumoto, K. Ueno, H. Matsuda, R. Nomura and Y. Okuda
  • 雑誌名: J. Low Temp. Phys. 巻: 162 ページ: 399-406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Macroscopic Quantum Tunneling and Avalanche Size Distribution of 4He Crystallization in Aerogel (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Nomura, H.Matsuda, R.Masumoto, K.Ueno, Y.Okuda
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 巻: 80
  • NAID: 210000109289
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical Transition of 4He Crystallization in a Very High Porosity Aerogel (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Masumoto, K.Ueno, H.Matsuda, R.Nomura, Y.Okuda
  • 雑誌名: J.Low Temp.Phys. 巻: 162 ページ: 399-406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a 3He refrigerator for possible experiments of solid 4He on a small jet plane (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Takahashi, M.Suzuki, R.Nomura, Y.Okuda
  • 雑誌名: J.Low Temp.Phys. 巻: 162 ページ: 733-739
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface waves on Superfluid 4He under the Reduced Gravity (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Takahashi, M.Suzuki, R.Nomura, Y.Okuda, K.Kamiya, T.Numazawa, P.Shirron
  • 雑誌名: Microgravity Sci.Technol. 巻: (in press.)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nucleation and avalanche of 4He crystals in aerogel (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Ueno, R. Masumoto, T. Mimori, A. Osawa, R. Nomura and Y. Okuda
  • 雑誌名: J. Low Temp. Phys. 巻: 158 ページ: 490-495
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nucleation and avalancle of 4He crystals in aerogel (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Ueno, R.Masumoto, T.Mimori, A.Osawa, R.Nomura, Y.Okuda
  • 雑誌名: J.Low Temp.Phys. 158 ページ: 490-495
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superfluid transition of a 4He thin film pressurized by bulk liquid 3He (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Wasai.S.Murakawa, Y.Tamura, Y.Wada, Y.Aoki, R.Nomura, Y.Okuda
  • 雑誌名: J.Low Temp.Phys. 158 ページ: 268-274
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalysis of impurities coalescence by quantized vortices in superfluid helium with nanofilament formation (2009)
  • 著者名/発表者名: E.B.Gordon, Y.Okuda
  • 雑誌名: Low Temperature Physics 35 ページ: 209-213
  • 査読あり
• [学会発表] Aerogel中での4Heの結晶成長IV (2012)
  • 著者名/発表者名: 松田弘文,越智亜玖利,磯崎玲,野村竜司,奥田雄一
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] Aerogel中での^4Heの結晶成長IV (2012)
  • 著者名/発表者名: 松田弘文, 越智亜玖利, 磯崎玲, 野村竜司, 奥田雄一
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] Self-organized criticality in quantum cryustallization of 4He in aerogel (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Nomura, H. Matsuda, R. Masumoto, A. Ochi, R. Isozaki and Y. Okuda
  • 学会等名: Microkelvin workshop 2012
  • 発表場所: Smolenice, Slovakia
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] Aerogel中での4Heの結晶成長III (2011)
  • 著者名/発表者名: 松田弘文,増本亮太,上野健一,野村竜司,奥田雄一
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] 固体He4における負結品のダイナミクス2 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋拓也,野村竜司,奥田雄一
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] 微小重力下におけるHe4結晶の観測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋拓也,野村竜司,奥田雄一
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] Macroscopic Quantum Tunneling and Self-organized Criticality of 4He Crystallization in Aerogel (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Nomura, H. Matsuda, R. Masumoto, K. Ueno, and Y. Okuda
  • 発表場所: KAIST, Daejeon, Korea
  • 年月日: 2011-08-19
• [学会発表] Critical Overpressure for Nucleation of 4He Crystals in Aerogel (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Matsuda, R. Masumoto, A. Och, R. Nomura, and Y. Okuda
  • 学会等名: 26th International Conference on Low Temperature Physics(LT26)
  • 発表場所: The Beijing International Convention Center, Beijing, China
  • 年月日: 2011-08-16
• [学会発表] Self-organized Criticality in Quantum Growth Regime of 4He Crystals in Aerogel (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Nomura, H. Matsuda, R. Masumoto, K. Ueno, and Y. Okuda
  • 学会等名: 6th International Conference on Low Temperature Physics(LT26)
  • 発表場所: The Beijing International Convention Center, Beijing, China
  • 年月日: 2011-08-16
• [学会発表] Critical Overpressure for Nucleation of 4He Crystals in Aerogel (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Matsuda, R.Masumoto, A.Ochi, R.Nomura, Y.Okuda
  • 学会等名: 26th International Conference on Low Temperature Physics
  • 発表場所: The Beijing International Convention Center
  • 年月日: 2011-08-16
• [学会発表] Generation and Annihilation of 4He Negative Crystals (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi, R. Nomura, and Y. Okuda
  • 学会等名: 26th International Conference on Low Temperature Physics(LT26)
  • 発表場所: The Beijing International Convention Center, Beijing, China
  • 年月日: 2011-08-13
• [学会発表] Equilibrium Shape of 4He crystal under mGE (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi, R. Nomura, and Y. Okuda
  • 学会等名: 26th International Conference on Low Temperature Physics(LT26)
  • 発表場所: The Beijing International Convention Center, Beijing, China
  • 年月日: 2011-08-13
• [学会発表] 固体He4における負結晶のダイナミクス (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋拓也,野村竜司,奥田雄一
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] Aerogel中での4Heの結品成長II (2011)
  • 著者名/発表者名: 松田弘文,増本亮太,上野健一,野村竜司,奥田雄一
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-28
• [学会発表] Aerogel中での4Heの結品成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 増本亮太,上野健一,松田弘文,野村竜司,奥田雄一
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-26
• [学会発表] 航空機を用いた固体4Heの実験のための3He冷凍機の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋拓也,鈴木元也,野村竜司,奥田雄一
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] Dynamical Transition of 4He Crystallization in a Very High Porosity Aerogel (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Masumoto, K. Ueno, H. Matsuda, R. Nomura and Y. Okuda
  • 学会等名: International symposium on quantum fluids and solids(QFS2010)
  • 発表場所: Grenoble World Trade Center, Grenoble, France
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Development of a 3He refrigerator for possible experiments of solid 4He on a small jet plane (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi, M. Suzuki, R. Nomura and Y. Okuda
  • 学会等名: International symposium on quantum fluids and solids(QFS2010)
  • 発表場所: Grenoble World Trade Center, Grenoble, France
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Dynamical Transition of 4He Crystallization in a Very High Porosity Aerogel (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Masumoto, K.Ueno, H.Matsuda, R.Nomura, Y.Okuda
  • 学会等名: International symposium on quantum fluids and solids (QFS2010)
  • 発表場所: Grenoble World Trade Center, Grenoble, France
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Aerogel中における4Heの結品成長速度の温度依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 増本亮太,上野健一,野村竜司,奥田雄一
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] Thermal and quantum crystallizations of 4He in aerogel (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Nomura, R. Masumoto, K. Ueno and Y. Okuda
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: Oregon Convention Center, Portland
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] Dynamical Transition and Self-Organized Criticality in Crystallization of 4He in Aerogel (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Masumoto, K. Ueno, R. Nomura and Y. Okuda
  • 学会等名: International Symposium on Physics of New Quantum Phases in Superclean Materials
  • 発表場所: Hamagin hall "VIAMARE", Yokohama, Japan
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] Thermal and quantum crystallizations of 4He in aerogel (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Okuda, R. Masumoto, K. Ueno and R. Nomura
  • 学会等名: International Symposium on Physics of New Quantum Phases in Superclean Materials
  • 発表場所: Hamagin hall "VIAMARE", Yokohama, Japan
  • 年月日: 2010-03-09
• [学会発表] Aerogel中における4He固化様式の3He濃度依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 上野健一, 増本亮太, 野村竜司, 奥田雄一
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-28
• [備考]
  • URL: http://www.ltp.ap.titech.ac.jp/
• [備考] 科学新聞2012年2月3日第3374号4面「多孔体中でのヘリウム量子結品」新聞報道
• [備考] 「多孔体中でのヘリウム量子結晶の雪崩的成長と幕乗則」日本物理学会誌2012年3号JPSJ2011年12月の注目論文