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2014 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
キーワード超流動へリウム3 / テクスチャー / MRI
研究実績の概要

本研究プロジェクトでは、超低温度における周波数分解MRI(MRSI)の測定技法を確立し、超流動ヘリウム3のテクスチャーの可視化を行うことにより、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について研究を行った。厚さ100ミクロンの薄い平板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準安定なドメインウォール等のトポロジカルオブジェクトからNMR信号を検出するためのサンプルセルを作成し、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周波数シフトの空間分布を静磁場の十万分の一の精度でMRSI測定し可視化することに成功した。非線形NMR応答を示す超流動ヘリウム3からのMRSI測定の実施は世界初の快挙であり、これまで理論的モデルによる解析以外の手段を持たなかったテクスチャー研究に、始めて直接的測定手段を導入するというブレークスルーを果たしたことになる。その後、超流動転移温度を高速通過することによりトポロジカルオブジェクトを生成し、微弱なNMRサテライト信号が準安定に存在することから、準安定状態として長時間存在しうる事を確認した。さらに、MRSI測定によりそのサテライト信号を発生するオブジェクトが170μm角の空間分解能ぎりぎりの微小空間に局在していることを示した。この微小なサイズのため空間形状を知ることはできないが、存在を予想されていたセルサイズに展開したドメインウォールのようなオブジェクトではないものが生成していることを発見した。このオブジェクトの正体については、より空間分解能を高めた次世代の実験を行わねば同定困難ではあるが、技術的ブレークスルーにより、新しい物理の世界が広がったことを実証したと言えよう。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Manipulating textures of rotating superfluid 3He-A phase in a single narrow cylinder2014

    • 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

      Physical Review B

      巻: 90 ページ: 214525-(1-6)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.90.214525

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 超流動3Heテクスチャーを可視化する超低温MRSI法の開発2015

    • 著者名/発表者名
      金本真知, 笠井純,佐々木豊
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-24
  • [学会発表] エアロジェル中液体3Heの熱伝導測定32015

    • 著者名/発表者名
      笠井純,伊藤良介,木崎泰英,金本真知,Y. Lee,佐々木豊
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-24
  • [学会発表] Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging as a New Tool to Study Topological Superfluid 3He2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Sasaki, M. Kanemoto, and J. Kasai
    • 学会等名
      International Conference on Topological Quantum Phenomena
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-12-17
  • [学会発表] Thermal Conductivity Measurement of Liquid 3He Confined in Aerogel2014

    • 著者名/発表者名
      J. Kasai, R. Ito, M. Kanemoto, Y. Lee, and Y. Sasaki
    • 学会等名
      International Conference on Topological Quantum Phenomena
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2014-12-17
  • [学会発表] DEVELOPING MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPIC IMAGING TO STUDY SPATIALLY VARYING TEXTURE IN SUPERFLUID 3HE2014

    • 著者名/発表者名
      Y Sasaki, M Kanemoto, J Kasai
    • 学会等名
      International Conference on Low Temperature Physics
    • 発表場所
      Buenos Aires, Argentina
    • 年月日
      2014-08-12
  • [学会発表] THERMAL CONDUCTIVITY MEASUREMENT OF LIQUID 3HE CONFINED IN AEROGEL2014

    • 著者名/発表者名
      Y Sasaki, J Kasai, R Ito, M Kanemoto, Y Lee
    • 学会等名
      International Conference on Low Temperature Physics
    • 発表場所
      Buenos Aires, Argentina
    • 年月日
      2014-08-07
  • [備考] 対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象

    • URL

      http://www.topological-qp.jp/

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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