2016 Fiscal Year Annual Research Report
P-wave superfluid in randomly networked space
| Project/Area Number |
15K13520
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
佐々木 豊 京都大学, 理学研究科, 教授 (60205870)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 超流動ヘリウム３ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
直径100nmクラスの細孔がランダムネットワーク構造をなす多孔質ガラス中に充填された液体ヘリウム３のNMR測定を多孔質ガラス外のバルク液体のNMR信号と分離して測定することで、細孔内部の超流動転移を実験観測した。細孔表面にはヘリウム４膜を数原子層レベルでのせて境界条件を制御し、鏡面的な境界条件から拡散的な境界条件まで変化させたときの効果を検証した。液体ヘリウム３の圧力を2.4MPaに設定したときは、ヘリウム４膜が３原子層程度以上あるときは鏡面的になり、細孔内部の液体ヘリウム３はバルクとほぼ同様の超流動相へと転移温度の変化なしに転移することがわかった。一方ヘリウム４膜をより薄くしていくと、拡散的境界条件にちかづくものの、超流動転移温度がバルクの液体ヘリウム３より30μK程度とわずかではあるが高くなることを発見した。このとき細孔表面の数原子層のヘリウム４に混じってヘリウム３が一部固化していることが、NMR信号による帯磁率測定あるいはスピン拡散測定より確かめられた。この高密度固体ヘリウム３が高速直接スピン交換により細孔中の液体ヘリウム３に大きなスピン揺らぎを伝達することが、転移温度上昇の誘因となっていることが推察される。一方、このとき得られた超流動相がバルクで安定な超流動相と異なる対称性を持つことを示唆するデータは得られなかった。また、ランダム細孔中で期待された位相フラストレーションや局在BCS相の発現は探索したパラメータの範囲内では発見されなかったが、限られたパラメータ領域のみでの探索であり、存在可能性そのものが否定されたことにはならず、今後の予算措置による再挑戦が望まれるところである。一方、この研究とも関連して磁気共鳴映像法の開発により、超流動ヘリウム３の空間構造の可視化に成功し、空間不均質な相に到達した場合に有力な研究手段を完成させた。
|
