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ヘリウム3はフェルミ粒子であり、縮退状態では液体中のヘリウム3準粒子の平均自由行程は温度の-2乗に比例する。そのため超低温では平均自由行程が非常に長くなり、いわゆる局所場の理論は適用できなくなる。本研究はこのような状況でのヘリウム3準粒子の境界面での散乱に関するのもである。
本年度はおもに第4音波法による実験を行った。境界面の状態がヘリウム3準粒子の散乱に及ぼす影響をより積極的に調べるために、試料室表面をヘリウム4の薄膜で覆った実験を行った。上にも述べたように超低温ではヘリウム3準粒子の平均自由行程は無視できない大きさとなるため、捻れ振り子の場合と同様に第4音波法による実験においても、実験結果はこのことを考慮に入れたスリップ理論と比較することになる。測定は微粉末のサイズ、ヘリウム4の膜厚、温度および試料の圧力をパラメータとして行い、結果より狭い空間での超流動密度と表面での鏡面反射の割合を表す鏡面度Sを求めた。
実験により以下のことが明らかになった。
1.微粉末を入れた狭い空間でのヘリウム3の超流動成分の割合は、全温度域でのバルクの場合より小さく、また隙間が狭いほどより減少するが、壁をヘリウム4の超流動膜で覆うことで減少が抑えられてヘリウム3超流動成分の割合がバルクの値に近づく。
2.ヘリウム4を入れた効果はヘリウム4の膜厚に依存するが、広い隙間ほど薄い膜厚からヘリウム4の影響を受ける。またその影響は試料の圧力が高くなるにつれて徐々になくなる。
3.鏡面度もヘリウム4の膜厚に依存し、約1.5層で増加しはじめ3.2層でほぼ1に達する。また高圧ほど鏡面度は小さくなるが、圧力に対する鏡面度の変化は予想に反して徐々に減少する。
今後捻れ振り子法でも表面をヘリウム4で覆った実験を行う予定である。
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