| 研究課題/領域番号 |
17540335
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
物性Ⅱ
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| 研究機関 | 大阪市立大学 |
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研究代表者 |
矢野 英雄 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 助教授 (70231652)
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| 研究分担者 |
畑 徹 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10156333)
小原 顕 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 講師 (50347481)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| キーワード | 超流動ヘリウム / 量子渦 / 量子乱流 / 層流 / 乱流 / 層流-乱流遷移 / 振動ワイヤ |
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| 研究概要 |
乱流は、その基本的な性質からもまた応用の面からも多くの研究者を魅了してきたが、いまだその本質が解明されたとは言い難い。流体がっくる乱流においてもっとも単純な構造を持つ量子乱流は、渦による乱れを調べる上で格好の対象であり、乱流の本質に迫ることが期待できる。本研究では、量子乱流を構成する量子渦の運動状態に着目し、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、絶対零度近傍における振動流による量子乱流のダイナミクスを解明する。超伝導極微細線(直径2.5μm)による高感度の振動子を開発し、この振動子を用いて次のことを明らかにした。
1.素励起のない絶対零度近傍における振動の応答測定から、振動ワイヤに0.1μm程度の量子渦が付着していることを明らかにした。
2.層流状態での量子渦のサイズは、ワイヤ速度が増すにしたがって大きくなるのに対し、乱流状態では速度が増すにしたがって小さくなることを見いだした。
3.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。
4.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明らかにした。
5.最近公表された理論予想と測定結果を詳細に比較し、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ことを明らかにした。
以上のように、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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