固体ヘリウムを用いたトポロジカル欠陥のダイナミクスに関する実験的研究

固体氦拓扑缺陷动力学实验研究

基本信息

批准号：
20K03839
负责人：
高橋大輔
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Ashikaga University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03839/
关键词：
量子固体転位低温技術

项目摘要

固体ヘリウム4内の転位は有限温度において動的運動を行うが，降温に伴い，固体内のヘリウム3原子が転位にピン止めされることで，動的運動が抑制される。この過程によって，固体のマクロな合成率が上昇することが実験的，理論的にほぼ明らかになっている。これに対して，私を含む研究グループは定常回転下における固体ヘリウム4の弾性率測定において，臨界せん断応力（ピン止め保持力に対応）が印加された固体ヘリウム4に僅かな圧縮応力が加わることで，せん断弾性率が上昇する様子を観測した。この変化は圧縮応力による新奇な転位のダイナミクスの発現である可能性がある。本研究は，固体ヘリウム4の圧縮応力下のせん断弾性率を測定することで，固体ヘリウム4内の転位運動を検証し，制限空間内のトポロジカル欠陥の動的性質解明につなげることを目的で実施している。令和4年度は，令和3年度に問題が生じた極低温環境の改善に取り組み，実験着手を目的として実施した。これに関しては，一部改善が進んだものの，極低温冷凍機の主たる排気ラインに不具合が生じたことで，大幅な改修を余儀なくされた。現時点ではおおむね修繕は完了しており，1K冷凍機の連続運用に目途が立った。また，極低温環境生成のための装置開発に着手している。当該研究課題の主たる問題であるトポロジカル欠陥のダイナミクスについて，当該研究で対象としてる固体ヘリウム内とは異なる環境ではあるが，清浄な究極液体である超流動ヘリウム4中における量子渦核生成の臨界速度についての考察が完了できた。量子渦核生成については，固体中の転位同様，量子渦自体が巨視的量子状態としての超流動ヘリウムのトポロジカル欠陥として捉えられることより，本研究と関連する成果としてあげられる。

固体4中的位错在有限温度下进行动态运动，但是随着温度下降，固体中的三个氦原子固定在脱位中，从而抑制了动态运动。在实验和理论上已经揭示了该过程增加了固体的宏合成率。相反，当在稳定旋转下测量固体4的模量时，研究组观察到，剪切模量会增加，因为将轻微的压缩应力应用于固体氦气4，将临界剪切应力（对应于固定固定力）应用于固体氦气4。这种变化可能是由于压力压力而导致的新型脱位动力学的表现。这项研究的目的是通过测量压缩应力下的剪切模量来验证固体4中的脱位运动，并阐明受限空间中拓扑缺陷的动态特性。在2022年，我们致力于改善2021年出现问题的极端低温环境，并进行了实验，目的是开始实验。尽管在这方面进行了一些改进，但在低温冰箱的主要排气管线中发生故障后，进行了重大翻新。在这一点上，维修通常已经完成，并且有1K冰箱连续运行的前景。我们还开始开发用于产生极低低温环境的设备。拓扑缺陷的动力学是研究主题的主要问题，已经完成，以考虑超流体氦4中量子涡成核的临界速度，这是一种干净的最终液体，尽管它处于与研究中针对的固体氦气中不同的环境。量子涡成核是这项研究的相关成就，因为它被视为超流体氦作为宏观量子状态的拓扑缺陷，就像固体中的位错一样。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Study of Rotation Effect in Solid 4He by an Elasticity-Sensitive Torsional Oscillator

弹性敏感扭转振荡器研究固体 4He 中的旋转效应

DOI：
10.7566/jpsj.89.094601
发表时间：
2020
期刊：
Journal of the Physical Society of Japan
影响因子：
1.7
作者：
Tsuiki Tomoya;Takahashi Daisuke;Murakawa Satoshi;Okuda Yuichi;Kono Kimitoshi;Shirahama Keiya
通讯作者：
Shirahama Keiya

Positive Ion Critical Velocity for Nucleation of Quantized Vortices in Isotopically Pure 4He

同位素纯 4He 中量子化涡旋成核的正离子临界速度

DOI：
10.1007/s10909-023-02970-6
发表时间：
2023
期刊：
Journal of Low Temperature Physics
影响因子：
2
作者：
Daisuke Takahashi;Hiroki Ikegami;Kimitoshi Kono
通讯作者：
Kimitoshi Kono

DOI：
{{ item.doi }}
发表时间：
{{ item.publish_year }}
期刊：
{{ item.journal_name }}
影响因子：
{{ item.factor }}
作者：
{{ item.authors }}
通讯作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

高橋大輔其他文献

戦前・戦後における琵琶奏者・榎本芝水の活動―音楽的変化を中心に―

琵琶演奏家清水榎本战前和战后的活动 - 关注音乐变化 -

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
音楽文化学論集
影响因子：
0
作者：
Yuzuka Kashiwagi;Petr Matous;Yasuyuki Todo;Yuzuka Kashiwagi;Yuzuka Kashiwagi;貝原伴寛;高橋　大輔;Daisuke Takahashi;高橋大輔;高橋大輔;高橋大輔;高橋大輔;曽村みずき;曽村みずき
通讯作者：
曽村みずき