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超流動ヘリウム3中のトポロジカルオブジェクトの検出と制御

公募研究

研究領域対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象
研究課題/領域番号 23103509
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
研究機関京都大学

研究代表者

佐々木 豊  京都大学, 低温物質科学研究センター, 教授 (60205870)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2012年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2011年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワード周波数分解MRI / 超流動ヘリウム3 / 低温物性 / 超流動 / テクスチャー / NMR / MRI
研究実績の概要

本研究計画では、(イ)周波数分解MRIの測定技法を確立する、(ロ)超流動ヘリウム3のテクスチャーとトポロジカルオブジェクトの可視化を行う、(ハ)流れ場の可視化、(ニ)超流動ヘリウム3のテクスチャー内部に現れるトポロジカルオブジェクトの生成と消滅や流れ場等による変形のダイナミクスならびにテクスチャー制御の可能性などについて研究、という大きな目標を立てた。(イ)については平成23年度中に紆余曲折の結果、計画当初に考えていた方法論を凌駕する新方式を考案するに至り、それまで開発してきた旧方式を捨てて新方式によるデータ測定スキームを開発し、データ解析のためのプログラムをゼロから開発した。コンピューターシミュレーションの結果、新方式は充分な性能を発揮することが示された。それと並行して100ミクロンのギャップを持つミクロン精度に平坦な平行平板間に閉じ込められた形状の超流動ヘリウムからNMR信号を検出するためのサンプルセルを開発した。平成24年度には実地テストを行い、10mKに冷却した常流動状態にある液体ヘリウム3から、100ミクロンという微小空間に閉じ込められているものの、充分なSN比の信号を検出することに成功し、さらに、試料空間内の静磁場の空間分布を静磁場の十万分の一の精度で測定し可視化することに成功した。このような低い温度での周波数分解MRI測定の実施は世界初の快挙である。その後、さらに冷却して超流動ヘリウム3のテクスチャーによる共鳴周波数分布を実測する(ロ)の実証実験を開始したが、その直後に冷凍機に重篤なトラブルが発生して冷凍運転の継続が不可能になってしまった。平成24年度内になんとか修復して、冷却性能を回復することはできたものの、時間切れでさらなる成果をあげるには至らなかった。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Possible Existence of Dense Superfluid 3He-4He Mixture in Aerogel2013

    • 著者名/発表者名
      R. Ito, Y. Tanaka, J. Hitomi, R. Toda, M. Kanemoto, and Y. Sasaki
    • 雑誌名

      J. Low Temp. Phys.

      巻: 171 号: 3-4 ページ: 251-258

    • DOI

      10.1007/s10909-012-0836-8

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Textures of Rotating Superfluid 3He-A in a Single Narrow Cylinder2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kunimatsu, H. Nema, R. Ishiguro, M. Kubota, T. Takagi, Y. Sasaki, and O. Ishikawa
    • 雑誌名

      J. Low Temp. Phys.

      巻: 171 号: 3-4 ページ: 280-286

    • DOI

      10.1007/s10909-012-0787-0

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Self-Organized Criticality in the Crystallization Process of Superfluid 4He2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Sasaki
    • 雑誌名

      Online-News and Comments [December 2, 2011]

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 平行平板中超流動3HeのMRI測定2013

    • 著者名/発表者名
      金本真知, 伊藤良介,人見純司, 笠井純,佐々木豊
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 細孔中液体3Heの超流動探索2013

    • 著者名/発表者名
      人見純司,伊藤良介,金本真知,笠井純,佐々木豊
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] エアロジェル中の超流動3He-4He混合液2012

    • 著者名/発表者名
      伊藤良介,人見純司,金本真知,笠井純,久保徹郎,西山昌秀,佐々木豊
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Existence of Dense Superfluid 3He-4He Mixture in Aerogel2012

    • 著者名/発表者名
      R. Ito , Y. Tanaka, J. Hitomi, R. Toda, M. Kanemoto, and Y. Sasaki
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Fluids ad Solids QFS2012
    • 発表場所
      Lancaster U.K.
    • 年月日
      2012-08-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Investigation of Intrinsic Angular Momentum in Rotating Superfluid 3He-A Phase2012

    • 著者名/発表者名
      O. Ishikawa , T. Kunimatsu, H. Nema, R. Ishiguro, M. Kubota, T. Takagi, and Y. Sasaki
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Fluids ad Solids QFS2012
    • 発表場所
      Lancaster U.K.
    • 年月日
      2012-08-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] エアロジェル中液体3Heの熱伝導測定2012

    • 著者名/発表者名
      伊藤良介, 他
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 年月日
      2012-03-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 狭小ネットワーク空間中の超流動3He(2)2012

    • 著者名/発表者名
      人見純司, 他
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 年月日
      2012-03-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] エアロジェル中液体3Heにおける過剰な4Heの効果2011

    • 著者名/発表者名
      伊藤良介, 他
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 狭小ネットワーク空間中の超流動3He2011

    • 著者名/発表者名
      人見純司, 他
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] NMR/MRI Study of superflyid 3He in Aerogel2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Sasaki
    • 学会等名
      International Conference on Low Temperature Physics LT26
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2011-08-13
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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