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エアロジェルは、シリカの鎖状高分子が網目状のネットワークを形成している物質で、非常に大きな空孔率をもつ多孔質体である。エアロジェル中に液体^3Heを導入すると、その混合系は、異方的BCS状態における不純物効果を研究するための理想的なモデル物質となる。本研究の目的は、この系の動的性質、特に、音波伝播の特徴を明らかにすることである。
超流動^3He-エアロジェル系のダイナミクスを議論する際に留意すべき点は、低周波音響実験によって明らかにされたように、エアロジェルは液体と連動して弾性振動するため、エアロジェルを単に固定された不純物の集合体と見なすことはできないことである。本研究ではこの事実を考慮し、エアロジェルをランダムに分布した不純物のネットワークから成る弾性体と捕らえ、その弾性運動と液体の運動との結合を不純物散乱過程での運動量交換に起因する一種の摩擦力を導入して記述し、超流動^3He-エアロジェル系の音波伝播の微視的理論を構築した。理論の定式化には、ケルディシュ形式の非平衡グリーン関数理論を用いた。本年度の前半で、音波伝播の微視的記述に必要な方程式群を整理した。また平行して、二流体理論に基づく現象論を展開し、流体力学的音波の分散関係を導出した。この分散関係から、エアロジェル中の第4音波の減衰が、エアロジェル液体間の摩擦に支配されることを明らかにした。本年度の後半では、微視的理論を流体力学的領域に適用し、先に導出した流体力学的音波の分散関係に対する微視的裏付けを与えるとともに、二流体理論に現れる現象論的パラメータを決定した。
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