広帯域振動スペクトロスコピーによる強相関ボーズ流体研究

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強相関ボーズ流体の超流動応答は、その次元に応じて測定周波数に強く依存する可能性が実験・理論両面から指摘されている。よって広帯域での振動子実験は、ナノ空間中に制限されたヘリウム4の新規超流動のダイナミクス研究のための非常に有効なツールと成り得る。我々は、まず擬1次元系の新奇な超流動性に着目し、1次元配向性多孔質膜中のヘリウム4ナノチューブに注目してきた。今回実験で使用した配向性多孔質膜は、0.1μmのアルミナ孔の中に直径3.4 nmのナノ細孔を合成したものである。この配向性多孔質膜片（1mm×2 mm）を、ねじれ振り子(1KHz)とAT-cut水晶振動子(5MHz)の中間の周波数帯にある音叉型水晶振動子（32 kHzおよび100kHz）の先端の側面にドータイトで張り付けることで、振動方向と細孔軸方向とをそろえた実験を実施した。ヘリウム4導入量が0.50 mmolの時、温度を下げると0.84 K(Toh) で共振周波数の上昇、および0.82 K(Tph) でエネルギー散逸のピークが観測された。さらに温度を下げると0.27 K(Td) で毛細管凝縮による急激な共振周波数の低下が観測された。系統的にヘリウム4導入量を増加してもこの共振周波数とエネルギー散逸ピークが観測され、これらの温度TohとTph は高温側にシフトしていった。実験で観測された周波数上昇の大きさと理論的な見積もりとの比較より、TolとTpl はそれぞれアルミナ孔とナノ細孔内の超流動に対応していると結論される。一方で32 kHz の測定では、データスキャッターによる感度不足により100 kHz で見られたような超流動由来の振る舞いが観測できなかった。今後、感度改善のためにより大きな多孔質膜片を用いた実験を実施する予定である。