1次元および2次元^3He流体の量子相の研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10203204
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 和田 信雄 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (90142687)
• 研究分担者: 生井澤 寛 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (10012486) ; 池上 弘樹 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助手 (70313161)
• キーワード: ボース粒子系 / 超流動 / 低次元量子系 / ヘリウム4 / 比熱 / 吸着圧力 / ナノ摩擦 / 超音波吸収

研究概要

今年度は主に直径約20Aの真っ直ぐにのびた1次元トンネル中の4Heにおける1次元Bose流体の実現,および2次元的吸着面を持つヘクトライト上吸着4Heの超音波吸収の研究を行ってきた.
直径18Aの1次元メゾ多孔体中4Heについては、吸着圧力測定から細孔壁面上に,超流動を起こさない固体の層とその上に超流動を起こす液体層が作られることを先ず明らかにした.吸着圧力からはさらに液体層の4He原子の吸着エネルギーと液体層の等温圧縮率を測定した.低温比熱では液体層が温度に比例することを見いだし,液体の1次元フォノン比熱と理解された.そしてこの比熱の密度依存をオンサイト斥力相互作用のある1次元ボース粒子系についてのLiebの厳密解との比較を行い,4He液体層における相互作用の大きさを求めた.
ヘクトライト上4Heについては,約10MHzで超音波測定を行い,超流動が存在する吸着量で,超流動に起因して10MHzの基盤振動にたいしてHeがスリップすることを見いだした.また超流動液体層が存在していない少ない吸着量では,低温では吸着原子がスリップし,高温で吸着原子が基盤とともに振動することを見いだした.このクロスオーバー温度領域では超音波吸収がみられた.この現象については他の原子のナノ摩擦現象との関連性を現在追求している.

研究成果

• [文献書誌] M. Hieda 他: "Mechanical responses of helium films adsorbed on two-dimensional mesoporous hectorite"Physica B. 265-264. 370-372 (1999)
• [文献書誌] H. Yano 他: "Vortex dynamic study on frequency dependence of superfluid onset temperature"Phys. Rev. B. 60. 543-549 (1999)
• [文献書誌] N. Wada 他: "Compressibility of ^4He Bose fluids adsorbed on one-dimensional 20A-pores"Physica B. 284(掲載予定). (2000)
• [文献書誌] H. Yano 他: "Calorimetric study of the quantum degeneracy of ^3He adsorbed on one-dimensional 18A-pores"Physica B. 284(掲載予定). (2000)
• [文献書誌] M. Hieda 他: "Interfacial slippage of helium films on 2D mesoporous Hectorite"Physica B. 284(掲載予定). (2000)