| 研究概要 |
我々が開発した超伝導極微細線による振動ワイヤ法により、「振動流による量子渦のダイナミクス」という新たな研究分野を開拓しつつある。本研究では、超流動ヘリウム4中でワイヤを振動させ、ワイヤに付着した量子渦糸と超流体との相互作用を、振動に対するワイヤの応答を測定することにより明らかにする。昨年度に引き続き行った研究の本年度の実績は、以下のとおりである。
1.振動ワイヤをピンホールで外とつながる小箱に入れ、十分低温で超流動ヘリウムを小箱内に導入することにより、乱流遷移しない状態を作ることに成功した。
2.1の状態から、超流動ヘリウムを超流動、常流動、超流動の順に相転移させ、再び測定すると乱流遷移を起こした。1とこの状態の比較から次のことを明らかにした。
a.超流動相転移によって、量子渦が生成される。
b.振動ワイヤと小箱の内壁との間に、量子渦が付着する。
c.量子渦の付着する振動ワイヤが、乱流遷移を引き起こす。
d.常流動から相転移した超流動では、かならず振動子が乱流遷移を起こす。
これらの結果は、ワイヤに付着する量子渦が振動によって乱流を起こすことを示している。最近公表された理論予想[Hanninen, et al., Phys.Rev.B75,064502(2007)]と測定結果を詳細に比較し、振動によって量子渦が成長し、大きな振動ではそれが不安定になり、量子渦の再結合が起こり、新たな渦を生成することがわかった。すなわち、超流動相転移によって量子渦の種が形成され、振動流によってそれが成長し、臨界速度を超える振動流が新たな量子渦を形成する。本研究によって、振動流中の量子渦の形成過程・成長過程を明らかにする成果を得た。
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