| 研究課題/領域番号 |
21K03460
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
村川 智 東京大学, 低温科学研究センター, 准教授 (90432004)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 量子流体 / 超流動ヘリウム3 / トポロジカル物質 / マヨナラ状態 / 表面物性 / マヨラナ状態 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超流動ヘリウム3はトポロジカル超流動体であるのが知られているため、超流動ヘリウム3の表面状態の研究を行うことは非常に興味深い。しかし、超流動ヘリウム3は超低温でしか実現しないことや電荷をもたないため実験は非常に困難である。本研究で超流動ヘリウム3の表面に準粒子を入射させ、超伝導・超流動体の界面に特有の量子アンドレーエフ反射の確率を測定することで表面状態を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究は１ｍK程度という超低温で実現する超流動ヘリウム３の表面状態の性質を明らかにすることを目的としている。その目的のため、今年度は、測定を開始するための準備として測定セルの作成、および冷凍機の試運転を行った。
測定セルはピンホールが開いている黒体輻射体を回転させる機構を持ち、それにより表面に様々な角度で準粒子を打ち込む構造になっている。その回転の機構は、内部の流体の圧力により伸び縮みするベローズを用いて、室温からのガスを注入することによりセルの内部に直線運動を導入する。この運動を各種歯車を用いて回転運動に変換する。
前年度までに設計および必要なパーツの収集も完了し、実際の組み立てを行った。組み立ての際には特に問題もなかった。その後、冷凍機に設置し、室温および液体窒素温度における動作確認を行い、期待通りにコントロールガスの導入に伴い、黒体輻射体が回転していることを確認できた。
冷凍機に関しては、１ｍK程度という超低温を作成するためには希釈冷凍機を用いた核断熱消磁冷凍機が必要である。本研究では本学理学系研究科に設置されていたものを移設して使用する。昨年度より移設後の試運転を行っている。その際に多くの不具合が発覚している。大きな問題点の一つは室温では現れず、液体窒素温度にして初めて現れる断熱真空槽の低温リークである。このリークは、低温でしか検出できないためにその特定には困難が伴うが、原因と思われる個所を突き止め、リークを無くすことができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究では、希釈冷凍機を用いて核断熱消磁冷凍を行うことで超流動ヘリウム3を実現させることが必要であるが、その希釈冷凍機に不具合がひきつづき発生し、断熱真空槽の漏れ直しなどが必要となり、計画の進捗がやや遅れてしまっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き、希釈冷凍機の修繕を行い、核断熱消磁冷凍が行うことができるようにする。
そののち、核断熱消磁冷凍のテストを行い、十分試料を冷却できることを確認する。
冷却が可能になったら、測定セルにヘリウム３を導入し、測定を行う。最初は、角度固定の状態で先行実験を再現し、量子アンドレーエフ反射を観測し、その解析方法について検討を行う。
一つの角度で、解析方法が確立したのち、様々な入射角によって測定を行い、量子アンドレーエフ反射率の角度依存性を測定する。
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