液体ヘリウムにおける超高速超流動の実現と速度誘起超固体転移の探索

• 研究課題/領域番号: 24K00589
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 白濱 圭也 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70251486)
• 研究分担者: 永合 祐輔 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (50623435) ; 谷 智行 沖縄科学技術大学院大学, 量子ダイナミクスユニット, ポストドクトラルスカラー (50992624)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2026年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2025年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2024年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: 物性物理 / 液体ヘリウム / 超流動 / ロトン / 超固体

研究開始時の研究の概要

液体ヘリウムや冷却原子気体が極低温で粘性を失う「超流動」は、物質が示す最も劇的な量子現象である。一般には超流動は液体や気体でしか観測できないが、特殊な条件下では結晶のような固体が超流動を示すことが予想されてきた。このような状態を、超流動を示す固体、「超固体」と呼ぶ。本研究は、超流動液体ヘリウム(4He)を狭い空間中で超高速で流すことで、理論的に予想されている超固体状態を探索する初めての試みである。具体的には、幅が数ミクロン(μm)の狭いスリットに液体ヘリウムを超高速(50m/s以上)で流し、臨界速度と呼ばれる速度の近傍で発生すると期待されるヘリウム周期構造の観測を試みる。