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本研究は、トポロジカル超流動体としてマヨラナ粒子の存在が期待される超流動ヘリウム3-B相に対して、ジョセフソン効果及び準粒子トンネル分光の実験を行い、トポロジカル性を検証し新規な状態を探索するものである。具体的には、Siウェハーに幅1μm程度で貫通するスリット構造を開発し、これに液体3Heを入れることで、秩序変数や角運動量が良く制御された擬2次元超流動状態を実現し、超流動弱接合(ジョセフソン接合)としても機能させる。これを仕切り板として用いた超流動流測定装置(ヘルムホルツ共鳴器)により、ジョセフソン効果や準粒子輸送、量子渦による位相スリップの探索を行ってB相界面状態の解明を行う。またスリット中擬2次元超流動状態に対して超音波実験を行い、擬2次元系に特有の集団励起(ヒッグスモード等)の探索も進める。
平成29年度までに、超流動弱接合として利用可能なSiウェハー貫通スリット(深溝)構造の作成開発を試みてきた。その結果現在までに、SOI(SiO2上シリコン)のシリコン部分(厚さ50μm)に、幅2μmの極めて滑らかなスリット状貫通孔を作成することに成功した。これは本研究の目標である超流動特性の測定を可能にする大きな進展である。また実験を行うためのPrNi5核断熱消磁冷凍機の準備を完了した。
超流動流測定装置についても準備を進め、超流動ヘリウム4を用いた予備実験を行っているが、検出デバイスとして利用している超伝導SQUIDのノイズの問題があり、現時点ではジョセフソン効果等の検出が可能と思われる測定感度には到達していない。今後ノイズ軽減の対策を講じて実験を進めていく。
また超音波実験装置の準備も独立して進め、バルク超流動3Heに対する予備的実験を行う予定である。
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