回転超流動ヘリウム自由表面における量子現象の研究

旋转超流氦自由表面量子现象研究

• 批准号: 18043025
• 负责人: 高橋 大輔
• 金额: $ 3.01万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18043025/
• 关键词: 超流動; 量子渦; 自由表面; 二次元電子系; 輸送現象; 表面波; 移動度

回転下において超流動Heの循環は量子化され、各々の渦が全て同一の循環を持つ安定な位相欠陥である量子渦として存在する。量子渦は液体自由表面において終端する際にエクボを形成するが、その終端点近傍の状態の詳細は実験の困難さより明らかにされていない。量子渦が形成するエクボは液体表面上に形成される2次元電子系に対し散乱体となり、その移動度に影響を及ぼすことが予想される。加えて、渦芯周りの流れは自由表面に励起された表面波の分散関係に影響を与える可能性がある。よって、回転下において2次元電子系の移動度測定および、表面波(重力波)測定を行なった。実験で制御した量子渦密度の上限は〜10^8/m^2である。回転超流動He上2次元電子系の移動度測定の結果について述べる。実験に用いた2次元電子密度は〜10^<12>/m^2である。超流動4He上での実験において、回転速度の増加に伴い移動度が減少する様子が観測された。一方、同様の回転速度依存性は常流動3He上でも確認された。このことは観測された回転速度依存性が量子渦に起因するものではないことを示唆する。移動度に量子渦の影響が反映されなかった原因は、4Heの渦一つ一つが自由表面において形成するエクボの大きさが小さい(深さ〜70Å、半径〜4μm)こと、および渦密度が2次元電子密度に対し非常に小さいことに起因すると考えられる。表面波の実験について述べる。本研究では波長が毛細管長より長い重力波について、共鳴周波数の回転速度依存性を調べた。測定は〜7mKで行なった。この温度では超流動中の粘性成分は完全に無視できる。共鳴周波数は回転角速度の自乗に比例し増加することが明らかになった。この変化は回転流体における慣性波の理論により説明される。一方、定量的には比例係数が古典理論に対しおよそ半分であり、量子渦による何らかの影響を反映していると考察される。

The return of the superfluid and the circulation of the superfluid and the quantization of the circulation, and the existence of the quantum vortex and the existence of each vortex are stable and in phase. Quantum vortex is the liquid free surface and the terminal is formed.のTerminal point is close to the status of the details of the difficulty of the problem. The quantum vortex is formed on the surface of the liquid, and the 2-dimensional electronic system is formed on the surface of the liquid. The free surface of the flow around the vortex core is affected by the dispersion relationship of the surface wave and the possibility of it. Issei, I am a 2-dimensional electronic system mobility measurement, and I am a surface wave (gravitational wave) measurement expert. The upper limit of quantum vortex density is limited to 10^8/m^2. The results of the mobility measurement of the two-dimensional electron system on the superfluid He are described below.実験に uses a 2-dimensional electron density of は~10^<12>/m^2である. The superfluid 4He has a high speed, an increase in the return speed, and a decrease in the degree of movement. On one side, the speed dependence of the same return is confirmed by the normal flow of 3He.このことは観measurementされたreturn to speed dependenceがquantum vortexにcauseするものではないことをshows instigationする. The degree of mobility and the influence of the quantum vortex reflect the cause of the vortex and the free surface of the 4He vortex. The formation of the vortex is large and small.い(depthさ~70Å, radius~4μm)こと,およびvortex densityが2-dimensional electron densityに対しveryにsmallさいことにcauseすると考えられる. Surface wave surface wave. This study focuses on the wavelength, capillary length, gravity wave, resonance cycle number and return speed dependence. Measurement of は~7mK is done. The temperature and viscosity components in the superfluid are completely ignored. The resonance cycle number is the multiplication ratio of the angular velocity and the ratio is the increase.この変化は転fluid におけるInertial wave のTheory によりExplanationされる. On the one hand, the quantitative には proportional coefficient が classical theory に対 し お よ そ half points で あ り, the quantum vortex に よ る ら か の influence を reflects the し て い る と investigation さ れ る.

项目成果

Free Surface of Rotating Superfluid Helium

旋转超流氦的自由表面

• 发表时间: 2007
• 作者: Y.Tasaka;M.Yoshida;Y.Takeda;T.Yanagisawa;D. Takahashi
• 通讯作者: D. Takahashi

Study of the Rotating Superfluid 4He using Surface Wave and Surface Electrons

利用表面波和表面电子研究旋转超流体 4He

• 发表时间: 2007
• 作者: K.Berggold;F.Nakamura;et al.;中村 文彦;竹本 哲雄;中村 文彦;T. Sakai;T. Sakai;T. Sakai;K. Okamoto;T. Tonegawa;T. Tonegawa;M. Sato;M.Sato;T.Sakai;T.Sakai;T.Tonegawa;K.Okamoto;H.Kikuchi;J.Kishine;T.Sakai;T.Tonegawa;Y.Otsuka;N.Maeshima;T.Sakai;T.Sakai;M.Matsumoto;Y.Oshima;T. Sakai;T. Sakai;坂井徹;T. Sakai;T. Sakai;T. Sakai;T. Sakai;T. Sakai;D. Takahashi and K. Kono;D. Takahashi and K. Kono
• 通讯作者: D. Takahashi and K. Kono