2003 Fiscal Year Annual Research Report

回転する超流動ヘリウム-3の量子流体力学の研究

Research Project

Project/Area Number	14204036
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	水崎隆雄京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20025448)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松原明京都大学, 低温物質科学研究センター, 助教授 (00229519) 佐々木豊京都大学, 低温物質科学研究センター, 助教授 (60205870) 石川修六大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (90184473) 高木丈夫福井大学, 工学部, 助教授 (00206723) 久保田実東京大学, 物性研究所, 助教授 (60192035)
Keywords	超流動ヘリウム-3 / 回転超低温冷凍機 / 量子渦 / テクスチャー / 渦生成 / 渦消滅 / 超流動-A相 / 核磁気共鳴
Research Abstract	1)東京大学物性研究所において完成した世界最高速度、毎秒1回転で回転するサブmK温度域の超低温冷凍機を用いて、0.1と0.2mmφの2種類の円筒容器中の回転状態の超流動3He-A相を研究した。円筒容器中の波動関数の空間構造(テクスチャーと云う)の決定と、種々のテクスチャーでの量子化された渦の生成・消滅機構を調べた。0.2mmφのサンプルでは3種類のテクスチャーが見い出され、各々のテクスチャーでの量子渦生成と消滅の臨界回転角速度を測定した。結果を理論的に解析し、各々のテクスチャーを推定した。内2種類のテクスチャーで巨視的角運動量が観測された。0.1mmφのサンプルでも3種類のテクスチャーが見い出された。この試料では毎秒1回転までは量子渦の生成は起こらない。最も安定なテクスチャーはMermin-Hoテクチャーと考えられ、スピン波の周波数の回転速度依存性の解析より、対に固有の角運動量の存在を示唆する結果が得られた。2)ナノ構造多孔質物質であるアエロジェル中の超流動3Heの量子・ナノ流体力学(nanofluidics)の研究を行った。回転下でのNMRスペクトルから超流動B-相において量子化された渦がアエロジェル中に侵入し、一部ピン止めされ、回転を停止しても長期間安定に超流動永久流が保持されていることが分かった。この結果は、硬い超伝導体の磁場依存性の量子磁束のクリープ模型で説明される現象と類似のものである。NMRの吸収スペクトルの解析からカウンター流の流速を求め,そのを説明する量子渦のピン止め・増殖機構を解明した。3)平行平板中の超流動3He-A相の新しい渦(Half-quantized vortex)の検索実験の準備を行っている。

Research Products
(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] Y.Yamaguchi, S.Sasaki, S.Lee, Y.Sasaki, T.Mizusaki: "Elastic Stiffness of Nuclear Spin System in the Tetragonal U2D2nuclear-ordered Solid 3He"Phys.Rev.Lett.. 91. 11530-1-11530-4 (2003)
[Publications] Y.Kawaguchi, T.Mizusaki: "Melting Rate of U2D2 Solid ^3He"Physica B. 329-333. 180-182 (2003)
[Publications] T.Ueno, S.Balibar, T.Mizusaki, E.Caupin E Rolley: "Casimir Effect and Wetting by Helium Mixtures"Phys.Rev.Lett.. 90. 116102-116105 (2003)
[Publications] R.Ishiguro et al.: "Vortex Nucleation and Texture of rotating ^3He-A in cylindrical cells with R〜10ξD"Physica B. 329-333. 375-376 (2003)
[Publications] M.Kubota et al.: "Superfluidity and Quantized Vortex Studies under Rotation up to 4Hz at mK and 1Hz an sub-mK Temperatures"Physica B. 329-333. 1577-1581 (2003)
[Publications] M.Yamashita et al.: "Rotating Superfluid 3He in Aerogel"J.Low Temp.Phys.. 134. 749-755 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

回転する超流動ヘリウム-3の量子流体力学の研究

Principal Investigator

水崎 隆雄 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20025448)

Research Products

[Publications] Y.Yamaguchi, S.Sasaki, S.Lee, Y.Sasaki, T.Mizusaki: "Elastic Stiffness of Nuclear Spin System in the Tetragonal U2D2nuclear-ordered Solid 3He"Phys.Rev.Lett.. 91. 11530-1-11530-4 (2003)

[Publications] Y.Kawaguchi, T.Mizusaki: "Melting Rate of U2D2 Solid ^3He"Physica B. 329-333. 180-182 (2003)

[Publications] T.Ueno, S.Balibar, T.Mizusaki, E.Caupin E Rolley: "Casimir Effect and Wetting by Helium Mixtures"Phys.Rev.Lett.. 90. 116102-116105 (2003)

[Publications] R.Ishiguro et al.: "Vortex Nucleation and Texture of rotating ^3He-A in cylindrical cells with R〜10ξD"Physica B. 329-333. 375-376 (2003)

[Publications] M.Kubota et al.: "Superfluidity and Quantized Vortex Studies under Rotation up to 4Hz at mK and 1Hz an sub-mK Temperatures"Physica B. 329-333. 1577-1581 (2003)

[Publications] M.Yamashita et al.: "Rotating Superfluid 3He in Aerogel"J.Low Temp.Phys.. 134. 749-755 (2003)

水崎隆雄京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20025448)