エアロジェル中の液体ヘリウムの量子相転移

フォーマット:

論文

責任表示:

松本, 宏一 ; Matsumoto, Koichi

言語:

日本語

出版情報:

金沢大学理工研究域数物科学系, 2007-05

著者名:

• 松本, 宏一
• Matsumoto, Koichi

掲載情報:

平成18(2006)年度 科学研究費補助金 基盤研究(C) 研究成果報告書 = 2006 Fiscal Year Final Research Report

巻:

2004-2006

開始ページ:

14p.

バージョン:

author

概要:

1997年研究代表者の松本はエアロジェル中の液体ヘリウム3の系において、超流動-常流動転移に量子相転移が起こることを見いだした。また、孔径の小さな多孔質ガラス中の液体ヘリウム4も超流動-常流動転移に量子相転移を起こすという報告があり、多孔質体中のヘリウムは3,4どちらの同位元素も興味深い性質を示す。我々はこの系の状態を調べる方法として、超音波を用い、液体ヘリウム3と4の両者について、量子相転移や量子臨界状態の解明を目指して研究を行った。1.エアロジェル中のヘリウム4の実験ヘリ … ウム4の相図を様々な空孔率のエアロジェルについて確立した。空孔率92%以上のエアロジェル中では液体ヘリウム4は超流動転移は抑制されるが量子相転移を示さないことが分かった。また、ヘリウムの結晶がエアロジェル中で生成される過程や、固体および固体・液体界面の音響的性質を観測し、エアロジェルが結晶成長や固体中の空孔や転位に及ぼす効果を明らかにした。さらに、超流動相において、特異な超音波減衰の増大を観測し、これと新たな集団励起モードとの関係について国際会議等で発表した。2.エアロジェル中の液体ヘリウム3の実験超低温領域での実験を行うために核断熱冷凍機の整備を進め、大型の核断熱冷凍機が完成した。ヘリウムの試料セルの作製については、低温部での圧力その場観測が可能な超音波実験セルを作製した。特に、バルクヘリウムとの違いを明確にするために、ジェルとバルクの両方の試料を同じでセルで観測出来るようにした。現在、このセルを用いた実験が進行中である。冷凍機のトラブルのため研究期間内に十分なデータの蓄積は行えなかったが、現在も実験が継続しており、新しいデータが得られつつある。すでに、純粋な液体ヘリウム3とは全く異なる超音波吸収の温度変化を示すことなどが明らかになりつつある。<br />We have presented evidence for quantum phase transition (QPT) on superfluid phase transition of helium 3 in 98% aerogel in 1997. However, the details of the QPT are not known so far. We studied the QPT of helium in aerogel for both helium 3 and 4 using ultrasound technique.1. helium 4 and aerogel systemQPT is reported for helium 4 in porous glass with small pore. We have studied superfluid transition of helium 4 in aerogel with porosity between 92 and 97 %. The transition was suppressed by aerogel. We have made the phase diagram for this system. However, QPT was not observed in aerogel. We have observed many interesting phenomena in this research. For example, anomalous sound attenuation was observed with 97 % porous aerogel around 1.7 K. This result suggested possibility of mode conversion between first, second sound in superfluid and aerogel sound mode in this composite system.Solidification of helium in aerogel was studied. Sound transmission trough the solid-liquid interface has been observed. Our experiment shows the crystal growth is suppressed by silica strands of aerogel.2. helium3 and aerogel systemA nuclear demagnetizing refrigerator has been constructed for this experiment. The sound cell has acoustic cavities with aerogel and bulk liquid for comparison. The signal with aerogel has been observed using longitudinal ultrasound at 6 MHz. Because of the trouble of refrigerator, only preliminary experimental data was obtained. The experiment is ongoing.<br />研究課題/領域番号:16540312, 研究期間(年度):2004-2006<br />出典：「エアロジェル中の液体ヘリウムの量子相転移」研究成果報告書　課題番号16540312 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）)　　　本文データは著者版報告書より作成 続きを見る

URL:

http://hdl.handle.net/2297/00052951