超流動ヘリウム3薄膜における境界効果と不均一超流動相の研究

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飽和蒸気圧下の超流動^3Heは、自由表面を持った唯一のp波超流動体であり、電場などの外場により膜厚を連続的に制御できるため、異方的超流動体・超伝導体における異方的クーパー対への境界効果を調べる上で重要な研究対象である。特に、膜厚約1ミクロンの超流動B相薄膜では境界の影響が顕著となり、ストライプ相と呼ばれる並進対称性の破れた空間的に不均一な超流動相の存在が理論的に予測されている。本研究では、このストライプ相や、膜厚変化によるAB相転移などを検出することを目指し、くし型電極を用いた流動特性の膜厚依存性測定を行った。微細加工により作成したくし型電極を用いることで、1mK以下の超低温環境下において膜厚1ミクロン以下の超流動ヘリウム3薄膜を高感度で測定し、自在に制御することが可能となった。0.5～1.5ミクロンの膜厚範囲において、フィルムフローの駆動速度を変えた測定を行った結果、低速度側での散逸の見られない流れと、高速度側での散逸を伴う流れが観測された。散逸的領域では散逸量の駆動速度依存性に2種類の傾向が見られた。実験は、ストライプ相が予測されるゼロ磁場中と、比較のため、0.3テスラの磁場印加により系全体をA相に変え、B相が無い場合とで行った。その結果、この2種類の散逸は、ゼロ磁中でのみ確認され、磁場中では観測されなかった。したがって、この奇妙な散逸の駆動速度依存性には、B相薄膜の存在が深く関与していることを示唆する結果を得ることができた。散逸機構の詳細は不明ではあるが、ストライプ相で形成されるドメインの影響が可能性として考えられる。