| 研究課題/領域番号 |
17K05535
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
野村 竜司 北海道大学, 工学研究院, 教授 (00323783)
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| 研究分担者 |
阿部 陽香 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (70462835)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 超流動ヘリウム3 / トポロジカル超流動 / マヨラナフェルミオン / 非ユニタリー超流動 / アンドレーエフ束縛状態 |
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| 研究実績の概要 |
MEMS (micro electromechanical systems)などの微小な力学センサーを用い、 ナノメートルスケールの狭い空間中に閉じ込められた超流動ヘリウム3の局所応答をから、ナノ超流動ヘリウム3の相図の全貌を明らかにすることが目的であった。超流動相間長と同程度のナノスケールの空間に超流動ヘリウム3を閉じ込めると、2次元A相、ストライプ相、ヘリカル相、ポーラー相などの新相が生じるとの理論的提案があった。秩序変数集団モードによる高周波音波の共鳴吸収やMEMSの力学応答測定から各相の対称性を決めることも目的であった。
超流動ヘリウム3のトポロジカルな性質により生じる表面マヨラナ状態の存在は、代表らによる高周波横波インピーダンス測定により明らかになった。また高磁場中の非ユニタリー超流動ヘリウム3であるA1相、A2相において、表面束縛状態がスピン状態に依存する応答を示すことも示された。これを海外共同研究者との共同研究により、さらに推し進める。水晶振動子とMEMSの同時測定によって、幅広い周波数域での力学応答を調べることにより、スピン状態依存する力学応答の起源を明らかにすることが、共同研究の目的であった。しかし、新型コロナの蔓延による研究制限を受けて、現在は超低温実験を中断中である。また、6月より代表者が北海道大学に異動となった。現在は、超低温実験の立ち上げ作業に注力している段階である。一方で、北海道大学に異動後に超流動液滴の滴下現象を詳細に調べ、超流動に特有の落下様式をすることを明らかにした。
また量子液体固体のオンライン国際会議において、超流動液体中でのヘリウム結晶の落下についての招待講演を行った
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
年度途中に北海道大学へ異動し、超低温実験の立ち上げに注力している段階である。前任校の東京工業大学から超低温冷凍機を移設した。除振台を新たに導入し、超低温冷凍機を設置し終えた。またガス操作系の取り付け作業も完了した。漏れ試験などを終えた後に、超低温実験へ取り掛かる予定である。
また超流動ヘリウムのフィルムフローによる容器からの滴下実験を行った。高速度カメラによる詳細な観測から、超流動液滴は大振幅で振動し、滴下時間に大きく影響していることを明らかにした。これは古典流体では見られていない特異な効果であり、量子滴下現象とでも呼ぶべき新たな振る舞いである。
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| 今後の研究の推進方策 |
異動によって中断した超低温実験を一刻も早く再開する計画である。前任校の東京工業大学から移設した超低温冷凍機を土台とし、新の実験室に超低温装置を組み立て、運転する必要がある。この立ち上げ作業に注力するとともに、現時点で実現可能であり関連する超流動ヘリウム実験を並行して行う。超流動ヘリウムの滴下実験により、量子流体に特徴的な振る舞いをすることを見出したので、さらに探求する方針である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
年度途中で北海道大学に異動することになった。これにより本年度中に使用することが困難となった。翌年度には極低温実験の立ち上げと、実験の追行に使用する予定である。
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