低次元ヘリウム3の新物性

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10203101
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 奥田 雄一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50135670)
• 研究分担者: 石本 英彦 東京大学, 物性研究所, 教授 (60044773) ; 和田 信雄 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90142687) ; 河野 公俊 東京工業大学, 理化学研究所, 主任研究員 (30153480)
• キーワード: 超流動3He / 超流動3He薄膜 / 第3音波 / 表面電子 / 1次元液体3He / 2次元液体3He / 2次元3Heの磁性 / 2層系量子ホール状

研究概要

本特定領域研究の目指す研究目的は以下のとおりである。ヘリウム3は顕著な量子効果を示す強相関フェルミ粒子系であり、単純な系であるにも関わらず超流動や磁性などに驚くべき多彩な現象を示し、多くの豊かな物理を提供している。本研究領域では、この強相関フェルミ粒子系であるヘリウム3に低次元性という制限を導入することによって、バルクなヘリウム3では実現不可能であった様々な新しい実験条件を作り出し、新しい物理現象を発見・探求することを研究の目的とする。
本特定研究の研究期間は平成12年度で終了したが、平成13年度は研究成果取りまとめととして一年間活動した。その成果とりまとめとして、まず、平成13年9月13日に東工大百年記念会館にて成果発表会を開いた。発表会には家泰弘物性研教授、水崎隆雄京大教授、福山寛東大助教授を評価委員として招き、計画研究の10件について3年間の成果発表を行った。最後に講評という形で、評価委員を代表して水崎教授がまとめの発表をしていただいた。超低温における量子流体・固体3Heの界面、表面、1次元系などで、わが国固有の研究が進展したこと、またこの特定領域研究の若手研究者に与えた刺激は大きなものがあったこと、今後の超低温にける当該研究の重要性、などについて強調された。
さらに9月17日の日本物理学会秋の分科会にて、「ヘリウム3の表面・界面の物理の新展開」というタイトルにてシンポジウムを開催した。本特定領域研究からのメンバーを中心に、関連分野の研究者を加え本特定研究での成果について集中的な討論を行い、問題をさらに掘り下げることができた。
また、10月11日には文部科学省にて終了ヒアリングが行われた。奥田、河野、和田の3名が出向き、成果報告を行った。その後、文科省の方から、終了ヒアリングの評価は「A」であったこと、今後さらに発展する事を期待する旨の連絡があった。
平成14年3月には、研究期間3年間に13年度の成果とりまとめを合わせた4年間の実績報告書を出版することになっている。そこには、論文の別刷りの添付とともに、得られた研究成果がまとめられている。

研究成果

• [文献書誌] K.Matsumoto, Y.Okuda, M.Suzuki, S.Misawa: "Surface Tension Maximum of Liquid 3He-Experimental Study-"J.Low Temp.Phys. 125. 59 (2001)
• [文献書誌] Yu.P.Monarkha, K.Kono: "High-frequency conductivity and phonon damping of a two-dimensional Wigner solid on a free surface of liquid 3He"J.Phys.Soc.Jpn. 70. 1717 (2001)
• [文献書誌] N.Wada, J.Taniguchi, H.Ikegami, S.Inagaki, Y.Fukushima: "Helium 4 Bose Fluids Formed in One-Dimensional 18C-Diameter Pores"Phys.Rev.Lett. 86. 4322-4325 (2001)
• [文献書誌] J.Taniguchi, T.Okuno, H.Ikegami, N.Wada: "Vapor pressure and heat capacity measurement of 3He adsorbed on 18Å-pores"J.Low Temp.Phys.. (to be published). (2001)
• [文献書誌] O.I.Kirichek, M.Saitoh, K.Kono, F.I.B.Williams: "Surface Fluctuations of Normal and Superfluid 3He Probed by Wigner Solid Dynamics"Phys.Rev.Lett. 86. 4064-4067 (2001)
• [文献書誌] O.Kirichek, M.Saitoh, K.Kono: "Transverse optical resonance of Wigner solid as a sensitive probe of liquid helium surface"J.Low Temp.Phys.. 126. 97-102 (2002)
• [文献書誌] K.Kono: "Dynamic surface properties of liquid 3He probed by surface state electrons"J.Low Temp.Phys.. 126. 467-476 (2002)
• [文献書誌] Shiino, H.Mukuda, K.Kono, W.F.Vinen: "First mobility measurement of ions trapped below the normal and superfluid 3He surface"J.Low Temp.Phys.. 126. 493-498 (2002)