液体ヘリウムIIの中での過渡的超流動プラズマの存在の実証

点击翻译按钮获取中文摘要

周知のように、液体ヘリウムIIは、常流動成分と超流動成分から成っている。後者の中では、正・負イオンは抵抗を受けないため、低温になるにつれて移動度が上昇する。これをイオン超流動という。従来、イオン超流動は、稀薄な単一粒子の場合について研究されてきたが、本研究は、イオン間に集団的相互作用が重要になる高密度イオン、すなわち超流動プラズマが存在し得ることを実験的に見出すのが目的である。液体ヘリウムIIを満たしたデュワ瓶の中に一対の針電極を沈めて、電圧-24kv、電流100A、時間幅0.6μ秒のパルス放電をおこなわせた。放電期間中はエネルギー入力のために電極間隙は気泡に覆われ閃光を発するが、放電後は冷却により気泡は消滅し、液体ヘリウムIIの中に正・負イオンが取り残される。この状態について、以下の2種類の測定を行った。(1)静電プローブによる正・負イオン電流の測定 プローブに正・負の電圧をかけてイオン電流を観測したところ、放電後数10m秒にわたって、印加電圧に比例する対称性のある電圧電流特性が得られた。イオン密度は106(1/cc)以上と推定された。極低温ヘリウム気体、常温ヘリウム気体の場合と比べて、顕著な違いがあった。(2)アフタ-グローの分光測定 波長350-800nmにわたって、放電後の各時刻の分光スペクトルを観測した。放電直後の気泡が存在する間は気体放電と同じ線スペクトルが見られる。10μ秒たつと線スペクトルが消えて、ブロードな連続スペクトルが観測された。これは、気体放電の場合と全く異なっており、貴重な情報を含んでいると考えられ、モデルを作って解析している。結論として、現在までに定量的に超流動プラズマを測定するに至っていないが、極めて有望な結果を得ており、今後も研究を続けて行きたい。