回転クライオスタットによる量子液体の実験研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02405004
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 久保田 実 東京大学, 物性研究所, 助教授 (60192035)
• 研究分担者: 矢澤 哲夫 通商産業省工業技術院, 大阪工業技術試験所 ; 簑口 友紀 東京大学, 教養学部, 助手 (10202350) ; 生井澤 寛 東京大学, 教養学部, 助教授 (10012486) ; 柄木 良友 東京大学, 物性研究所, 助手 (30186027)
• キーワード: 回転クライオスタット / 量子液体 / ジョセフソン効果 / 渦の量子化 / 薄膜の超流動 / 超低温

研究概要

本研究はミリケルビン程度以下の超低温までの温度領域で、量子液体に制御された回転運動を与える回転クライオスタットを建設し、これを使って量子化した回転流など量子液体特有の性質を研究しようとするものである。
本年度は、実験サイドでは初年度に設置した空気浮上精密回転機構のミクロン精度での芯出し調整と、回転状態で作動する希釈冷凍機用のヘリウム3循環回路の建設を行うと共に、冷凍機本体の製作を進めた。 まず 高精度を活かすため電気系統や空調等実験環境の整備を行い、空気浮上回転機構の運転と 調整のためには4001/min の空気圧縮機及び空気清浄化装置系を設置した。 回転状態で漏れのないヘリウム3ガスの循環回路をつくるネックは、回転真空シ-ル部である。当初Oリングによるシ-ルを試みたが必要なトルクが大きくなり過ぎて高精度の空気ベアリングの特性が活かせなくなる恐れが見い出され、磁気シ-ルへの変更を検討している。 回転制御機構のコントロ-ルに使用する計算機を科学研究費で購入した。冷凍機本体などはすべて自作である。
一方研究の対象となる多孔質中のヘリウム薄膜の超流動について、理論、実験の両面から検討を進めている。 多孔質硝子中のヘリウム薄膜の臨界速度、量子化する渦の絶対値、を多孔質硝子を液体ヘリウムで満たした場合と対比させることによって、また、孔径を広範囲に変えることによって2次元と3次元を結ぶ超流動現象を解明したい。(文献参照)

研究成果

• [文献書誌] K.Shirahama,M.Kubota,S.Ogawa,N.Wada and T.Watanabe^<(a)>: "SizeーDependent KosterlitzーThouless Superfluid Transition in Thin^4He Films Adsorbed on Porous Glasses" PHYSICAL REVIEW LETTERS. 64. 1541-1544 (1990)
• [文献書誌] K.SHIRAHAMA,M.KUBOTA,S.OGAWA,N.WADA(a)and T.WATANABE(b): "KOSTERLITZーTHOULESS SUPERFLUID TRANSITION IN^4He FILMS ADSORBED ON POROUS GLASSES" Physica. B165$166. 545-546 (1990)
• [文献書誌] Hasahito Sawano,Takeshi Igarashi,YoshiromoKaraki,Minoru Kubota,klyoshi Akiyama,Yu Hiresaki,Kiyoshi Akiyama,Yu Hiresaki,Toyoichiro Shigi: "Development of a transportable dilution refrigerator with a cryogenic 3He JT circulating system" Cryogenics(Proc.13.Intern Cryogenic Engineering Conf.). 30 Sept.Suppl.447-451 (1990)
• [文献書誌] Takeshi Igarashi,Masahito Sawano,Yoshitomo Karuki,Hinoru Kubota,kiyoshi Akiyama,Yu Hiresaki,Toyoichiro Shigi: "DEVELOPMENT OF A COMPACT DILUTION REFRIGERATOR WITH A CRYOGENIC ^3He JーT CIRCULATION SYSTEM FOR RAPID COOLING DOWN AND CONTINUOUS OPERATION^4" Physica. 47-48 (1990)
• [文献書誌] Tomoki Minoguchi: "VORTEX CONFINEMENT IN SUPERFLUID FILM ON POROUS MEDIA" surface science. (1992)
• [文献書誌] Minoru Kubota: "SUPERFLUIDITY OF THIN 4He FILMS ADSORBED ON POROUS GLASSES" surface science. (1992)