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2013 年度 実績報告書

超流動ヘリウム3中のトポロジカルオブジェクトの制御と創出

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 25103712
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

研究機関京都大学

研究代表者

佐々木 豊  京都大学, 低温物質科学研究センター, 教授 (60205870)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード超流動ヘリウム3 / 周波数分解MRI
研究概要

本研究計画では、(イ)周波数分解MRIの測定技法を確立する、(ロ)超流動ヘリウム3のテクスチャーとトポロジカルオブジェクトの可視化を行う、(ハ)流れ場の可視化、(ニ)超流動ヘリウム3のテクスチャー内部に現れるトポロジカルオブジェクトの生成と消滅や流れ場等による変形のダイナミクスならびに制御の可能性などについて研究する、という大きな目標を立てた。平成25年度は100ミクロンのギャップを持つ平行平板1枚に閉じ込められた形状の超流動ヘリウムが持つ均一テクスチャーとその中に偶発的に生成されるカイラルドメインウォールからNMR信号を検出するためのサンプルセルを用いて実地テストを行い、2mKに冷却した超流動ヘリウム3から、均一テクスチャーに対応する空間均一な周波数シフトの分布を静磁場の十万分の一の精度で周波数分解MRI測定し可視化することに成功した。非線形磁気応答を示す超流動ヘリウム3からの周波数分解MRI測定の実施は世界初の快挙である。その後、超流動転移温度を高速通過することによりドメインウォールを生成する技術開発を行ない、ドメインウォールからの微弱なNMR信号を検出することで、ドメインウォールが準安定状態として長時間存在しうる事を確認した上で、周波数分解MRI測定によりドメインウォールの空間構造を検出する事を試みた。ドメインウォールそのものの安定化には成功したが、残念ながら測定の分解能不足でクリアに周波数分解MRI画像を取得するにはいたらなかった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

目標に向かって着実に進歩を遂げている。世界初の超低温における周波数分解MRI測定の実証は特筆すべき成果である。

今後の研究の推進方策

ドメインウォール検出に向けて分解能を向上するための改良を行う。また、同時にドメインウォールを制御するためのスーパーフローの誘起法を開発する。また、長時間測定を可能とするため液体ヘリウムの蒸発率を少なくするための改造も行なう。これらの改良ののちに、再び冷却して目標達成にむけた実験を行う。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2013

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

  • [雑誌論文] Possible Existence of Dense Superfluid 3He-4He Mixture in Aerogel2013

    • 著者名/発表者名
      R. Ito, Y. Tanaka, J. Hitomi, R. Toda, M. Kanemoto, and Y. Sasaki
    • 雑誌名

      J. Low Temp. Phys.

      巻: 171 ページ: 251-258

    • DOI

      10.1007/s10909-012-0836-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Textures of Rotating Superfluid 3He-A in a Single Narrow Cylinder2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kunimatsu, H. Nema, R. Ishiguro, M. Kubota, T. Takagi, Y. Sasaki, and O. Ishikawa
    • 雑誌名

      J. Low Temp. Phys.

      巻: 171 ページ: 280-286

    • DOI

      10.1007/s10909-012-0787-0

    • 査読あり
  • [学会発表] Developing Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging ULTMRSI to Study Inhomogeneous Texture in Superfluid 3He2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kanemoto, J. Kasai, and Y. Sasaki
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids
    • 発表場所
      Matsue
    • 年月日
      20130801-20130806
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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