回転クライオスタットによる量子液体の実験研究

1992 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: 矢沢 哲夫 通産省工業技術院大阪工業技術試験所, 主任研究官 ; 蓑口 友紀 東京大学, 教養学部, 助手 (10202350) ; 生井沢 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 / 2次元超流動 / 渦対 / 巨視的量子化 / 超低温技術

研究概要

本研究は3カ年計画でミリケルビンの超低温域で、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、これを用いて量子液体特有の性質を研究しようとするものである。
最終年度である本年度は、実験サイドでまず、自作の回転稀釈冷凍機本体を完成させ、静止架台での試験を行い、約20mKまでの性能を調べた。H4年(1992年)秋季低温工学会にて上野がこの結果を報告。引き続きこれまで整備してきた回転架台に冷凍機本体を設置。室温で0-0.1rad/secの滑らかな回転のテストを行うと共に最初の実験として、制御された多孔質中の、4He薄膜の超流動実験の準備を進めている。
これはこれまでの研究発表(論文)にあるように、捻り振り子法によって求まった超流動転移温度TCが2次元渦対の相関長によって決まっている事が明らかとなったのに対して、"それでは多孔質中の薄膜3次元性はどこに現れるのだろうか?"と、制御された巨視的な回転流を制御された多孔質の中に作り、臨界流速の測定からこの手がかりを得ようとするものである。現在回転稀釈冷凍機に捻り振り子をセットし、調整を行っている。この実験を成功させるには、低温運転中の光空間伝送(デーテ通信用に複数のパソコン使用)など、実験の進行と共に解決しなければならない課題が未だ残されており、これらを一つづつ解決してゆかなければならない。
理論サイドでは多孔質媒質中の4He薄膜の超流動の二次元相関長と3次元秩序の関連を微視的に解明しつつある。(論文)

研究成果

• [文献書誌] K.Shirahama,M.Kubota,S.Ogawa,N.Wada and T.Watanabe(a): "Size-Dependent Kosterlitz-Thouless Superfluid Transition in Thin D1^4He Films Adsorbed on Porous Glasses" PHYSICAL REVIEW LETTERS. 64. 1541-1544 (1990)
• [文献書誌] K.SHIRAHAMA,M.KUBOTA,S.CGAWA,N.WADA(a)and T.WATANABE(b): "KOSTERLITZ-THOULESS SUPERFLUID TRANSTION IN D1^4He FILMS ADSORBED ON POROUS GLASSES" Physica. B165&166. 545-546 (1990)
• [文献書誌] Masahiro Sawano,Takeshi Igarashi,Yochitomo Karaki,Minoru Kubota,Kiyoshi Akiyama,Yu Hiresaki,Toyoichiro Shigi: "Development of a transportable dilution refigerator with a cryogenic 3He JT ciuculating system" Crygenics(Proc.13.Intern Cryogenic Engineering Conf.). 30Sept.Suppl.447-451 (1990)
• [文献書誌] Takeshi Igarashi,Masahito Sawano,Yoshitomo Karaki,Minoru Kubota,Kiyoshi Akiyama,Yu Hiresaki,Toyoichiro Shigi: "DEVELOPMENT OF A COMPACT DILUTION REFRIGERATOR WITH A CRYOGENIC D1^3He J-T CIRCULATION SYSTEM FOR RAPID COOLNG DOWM AND CONTNUOUS OPERATION" Physica. B165&166. 47-48 (1990)
• [文献書誌] Tomoki Minoguchi: "VOPTEX CONFENEMENT IN SUPERFLUID FILM ON POROUS MEDIA" to be published in surface Science. (1992)
• [文献書誌] Minoru Kubota: "SUPERFLUDITY DE THIN 4He FILMS ADSORBED ON POROUS GLASSES" to be published in surface Science. (1992)