第4音波法・ねじれ振子法による超流動ヘリウム3の準粒子散乱過程の研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452061
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 児玉 隆夫 大阪市立大学, 理学部, 教授 (90047192)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松原 明 大阪市立大学, 理学部, 助手 (00229519) ; 石川 修六 大阪市立大学, 理学部, 講師 (90184473)
• Keywords: 第4音波 / ねじれ振子 / 超流動ヘリウム3

Research Abstract

ヘリウム3はフェルミ粒子なので縮退状態では液体中のヘリウム3準粒子の平均自由行程は温度の-2乗に比例して低温ほど長くなり、超低温ではいわゆる局所場の理論は適用できなくなる。本研究はこのような状況でのヘリウム3準粒子の境界面での散乱に関するものである。本年度は捻り振子法による粘性測定によりヘリウム3準粒子の状態を調べた。上にも述べたように超低温ではヘリウム3準粒子の平均自由行程は無視できない大きさとなるので、実験結果はこのことを考慮に入れたスリップ理論と比較することになる。実験結果より粘性率ηとスリップ長ιを求めることができる。スリップ長の測定は本実験で用いられた液槽の厚いセルを用いることによって初めて可能となったものである。
実験結果と理論との比較により明らかとなった主なことがらは以下の通りである。まず、常流動状態では
(1)粘性率ηと温度の2乗の積は一定とはならず、Tに比例した有限温度補正が必要である。
(2)超流動転移点近傍で粘性に揺らぎの影響が初めて見られた。
(3)スリップ長ιは平均自由行程λに比例するがその絶対値は理論から予測される値の約2/3である。また、超流動状態では
(4)粘性率の振る舞いは従来得られたものに比べて理論との一致はかなり改善されているが、T/Tcが0.4以下では急速にゼロに近づき有限の値にはとどまらない。
(5)スリップ長の振る舞いはアンドレーエフ散乱が存在するとした場合の予測にほぼ一致しており、その存在を強く支持している。
今後はヘリウム4で境界面をコートした状態で同様の実験を行い、引き続いて第4音波法による実験を行う予定である。