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磁場および粒子相関の制御による超流動ヘリウム3のトポロジカル量子臨界現象の探求

公募研究

研究領域トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア
研究課題/領域番号 16H00986
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
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, 理学院, 助教 (00323783)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード超流動ヘリウム3 / トポロジカル超流動 / マヨラナフェルミオン / アンドレーエフ束縛状態 / 横波音響インピーダンス / 超低温 / 量子液体 / 超流動3He / トポロジカル量子臨界点 / 横波音響抵抗
研究実績の概要

磁場中の超流動3Heの音響抵抗測定のセットアップを終えて、全体を組み上げた。その後、冷却を試みたが大きな熱流入があり、超低温での実験はまだ出来ていなかった。熱流入の原因を探ったところ、新たに導入した超伝導マグネットのリード線からの熱流入が原因であることを突き止めたが、磁場中測定を行うまでは行かなかった。
ゼロ磁場での測定が可能な、バルク3Heと壁との間に生じる4He薄膜の超流動転移を調べた。4Heの固化圧よりも高圧側にも関わらず、壁での3He準粒子散乱に対する鏡面度が増大していることを見出した。これは4He薄膜が固化しているにも関わらず、壁の乱れを抑制することを示す結果である。
MEMS(micro electromechanical systems)を用いたナノ薄膜超流動3Heの力学応答を調べる研究は、海外共同研究者との共同研究により進展した。過去に我々が行った高磁場中で実現する超流動3HeのA1相、A2相における高周波横波抵抗測定により、これらの非ユニタリー超流動の表面状態は力学応答に大きなスピン状態依存性を持つことが示されていた。この依存性は、単純な弱結合理論では説明できず、表面状態における強相関効果を捉えていると考えられる。in situ回転が可能な試料容器を用いて、横波音響抵抗測定とMEMS測定を磁場中で同時に行い、非ユニタリー超流動の表面状態の特異な力学応答を調べる準備をした。周波数依存性と磁場方位依存性からスピン状態依存性の起源を解明するべく、試料セルを組み立て、実験準備を終えた。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] フロリダ大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Florida(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Perpendicular Magnetic Field on Topological Surface States in Superfluid 3He-B2017

    • 著者名/発表者名
      K. Akiyama, R. Nomura, and Y. Okuda
    • 学会等名
      International Conference on Topological Materials Science 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface Majorana states of topological superfluid 3He2017

    • 著者名/発表者名
      R. Nomura, K. Akiyama, and Y. Okuda
    • 学会等名
      ULT 2017 Frontiers of Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] トポロジカル超流動3Heの新奇準粒子状態2017

    • 著者名/発表者名
      野村竜司
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超流動3Heにおけるトポロジカル量子相転移の探索2016

    • 著者名/発表者名
      野村竜司、秋山綱紀、奥田雄一
    • 学会等名
      第2回TMS領域研究会(TMS2016)
    • 発表場所
      東北大学片平さくらホール
    • 年月日
      2016-12-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカル超流動3Heの表面マヨラナ状態2016

    • 著者名/発表者名
      野村竜司
    • 学会等名
      第10回物性科学領域横断研究会
    • 発表場所
      神戸大学百年記念館
    • 年月日
      2016-12-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Review on the ultrasonic detections of Higgs modes and Majorana modes in superfluid 3He2016

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Nomura
    • 学会等名
      6th Intensive-Interactive Meeting of Topological Material Science
    • 発表場所
      Keio University
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁場および粒子相関の制御による超流動ヘリウム3のトポロジカル量子臨界現象の探求2016

    • 著者名/発表者名
      野村竜司、秋山綱紀、奥田雄一
    • 学会等名
      文部科学省科学研究費補助金 新学術領域研究「トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア」公募班キックオフミーティング
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2016-06-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2022-02-28  

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