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2012 年度 実績報告書

イオンを用いた超流動ヘリウム3自由表面新奇現象の研究

公募研究

研究領域対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象
研究課題/領域番号 23103517
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

池上 弘樹  独立行政法人理化学研究所, 河野低温物理研究室, 専任研究員 (70313161)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
キーワード超流動ヘリウム3 / トポロジカル超流動 / 表面 / P波超流動 / イオン
研究実績の概要

超流動ヘリウム3の表面では、マヨラナ粒子的表面束縛状態など超流動ヘリウム3の特異な秩序状態を反映した興味深い現象が予想されている。本研究の目的は、超流動ヘリウム3表面での起こると予想される興味深い現象を、表面下にトラップされたイオンを用いて研究する事である。昨年度、超流動ヘリウム3-A相の表面下にトラップされた負イオン(電子バブル)の輸送現象の測定から、電子バブルの軌道がlベクトルと垂直方向に曲がるというintrinsic Magnus効果を初めて観測した。この現象は、クーパー対の軌道角運動量(lベクトル)に起因する現象で、超流動A相が時間反転対称性を破った状態である事を直接反映するものである。
今年度は、intrinsic Magnus効果の詳細の解明を行った。実験で得られたintrinsic Magnus力の大きさの温度依存性は、理論から予想されるものと定性的に一致する。特に、温度依存性にピーク構造が現れることがわかった。このピークは3He準粒子が散乱される際に経由する不安定束縛状態に起因する。これは、不安定束縛状態を経由した散乱過程が、intrinsic Magnus効果の出現に大きく寄与していることを示唆する。
また、lベクトルが一様に揃った単一ドメインの安定性や、lベクトルの複数のドメイン構造の不安定性の詳細の研究も行った。単一ドメインの安定性は、ヘリウム3-A相の秩序変数のトポロジカルな安定性に起因している。また、複数ドメインの不安定性はドメイン壁の移動で説明され、メカニカルな刺激で移動する事が分かった。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Unexpected Density Dependence of Mobility of Electron Bubbles Trapped below the Free Surface of Normal 3He2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ikegami
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: 171 ページ: 159-164

    • DOI

      10.1007/s10909-012-0711-7

    • 査読あり
  • [学会発表] 超流動ヘリウム3自由表面下のイオンの輸送現象2013

    • 著者名/発表者名
      池上弘樹
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      東広島市
    • 年月日
      2013-03-26 – 2013-03-29
  • [学会発表] 超流動ヘリウム3-A相における軌道角運動量由来の新量子現象2012

    • 著者名/発表者名
      池上弘樹
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2012-09-18 – 2012-09-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Probing chirality of superfluid 3He-A2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ikegami
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids (QFS2012)
    • 発表場所
      Lancaster
    • 年月日
      2012-08-15 – 2012-08-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Probing the direction of the angular momentum of Cooper pairs in superfluid 3He-A2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ikegami
    • 学会等名
      TQP2012 International Conference on Topological Quantum Phenomena
    • 発表場所
      Nagoya
    • 年月日
      2012-05-16 – 2012-05-20
  • [学会発表] Ultra-low Temperature Mobility of Electron Bubbles Formed below the Free Surface of Superfluid 3He2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ikegami
    • 学会等名
      TQP2012 International Conference on Topological Quantum Phenomena
    • 発表場所
      Nagoya
    • 年月日
      2012-05-16 – 2012-05-20
  • [学会発表] Direct observation of broken time-reversal symmetry in 3He A-phase2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ikegami
    • 学会等名
      International Workshop on Nonequilibrium Phenomena in Complex Quantum Systems: from Correlated Electrons to Mesoscopic Devices
    • 発表場所
      Onna-son
    • 年月日
      2012-04-23 – 2012-04-27

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公開日: 2018-02-02  

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