液体ヘリウム4薄膜上ヘリウム3単原子層薄膜の2次元凝集現象における量子効果

单原子层氦3在液氦4薄膜上二维团聚现象的量子效应

• 批准号: 10120202
• 负责人: 森下 將史
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10120202/
• 关键词: 巨視的量子トンネル現象; 量子核形成; 2次元フェルミ流体; 凝集; ヘリウム; 薄膜; 超低温; 比熱

吸着ヘリウム4(^4He)薄膜上のヘリウム3(^3He)単原子層膜では^3He準粒子間に^4Heの第3音波を媒介とした相互作用が働き、^4He膜厚を介してその強さを調整することにより、^3Heの2次元凝集現象(puddling)や超流動転移の可能性が理論的に予測されている。Grafoilを吸着基盤に用い、約5原子層の^4He薄膜上の^3He単原子層膜の比熱を1mK<T<80mKで測定した。^3Heの面密度は0.38,0.47,1.0nm^<-2>の3種類としたが、いずれも、^3He準粒子の有効質量が裸の原子質量の約1.3倍であるとした理想フェルミ気体の比熱と良く一致し、puddlingを示すような異常は見られなかった。有効質量が重くなるのは^4HeのbackfIowを伴っているためであり、理論予測と定量的によく一致している。理論計算において、^4He薄膜が次の層に成長する近傍において不安定な領域が指摘されている。この不安定性や、吸着基盤の不均一性がpuddlingを生じさせる可能性が残される。一方、Grafoil上に直接吸着した^3He単原子層固相において、広い面密度領域にわたり、2桁以上に及ぶ温度範囲で温度に反比例する比熱が観測された。これは、局在スピン系の高温域で期待される温度の自乗に反比例する比熱と異なる異常なものである。この異常比熱は様々な多体交換相互作用の強い競合を反映したものと考えられる。交換相互作用を生むスピンの量子トンネル効果による位置の交換過程において、高次の多体交換ではポテンシャル障壁が低く厚いために熱ゆらぎが大きな影響を与え、交換相互作用の大きさが温度に依存して、比熱が異常な温度依存性をもつ可能性が指摘される。これについても理論・実験両面からのさらなる解明が必要である。

Adsorption of ヘリリウム4(^4He) thin film on のヘリウム3(^3He) single atomic layer film では^3He quasiparticles に^4He の 3rd sound wave を medium とした interaction が働き, ^ The film thickness of 4He can be adjusted according to the thickness of the film, and the adjustment of the film thickness can be adjusted according to the theory of the two-dimensional agglomeration phenomenon (puddling) of He and the possibility of superfluid transfer. The specific heat of a single atomic layer film of 3He on a 5 atomic layer 4He film was measured using a Grafoil adsorption substrate and was measured at 1mK<T<80mK. ^3He surface density is 0.38, 0.47, 1.0nm^<-2> 3 kinds of としたが, いずれも, ^3He quasi-particle effective mass is bare The atomic mass is about 1.3 times that of the ideal solid body. The specific heat is consistent and the puddling is abnormal. The effective mass is the same as the weight of the weight, the theoretical prediction and the quantitative consistency of the weight. Theoretical calculations are based on the growth of the layer of ^4He thin films. The instability of the adsorption base and the possibility of inhomogeneity of the adsorption base are the result of the puddling. On the one hand, the Grafoil is directly adsorbed on the solid phase of the 3He single atomic layer, the surface density is in the area, and the temperature range is higher than 2 beams, and the temperature range is inversely proportional and the specific heat is measured.これは, the bureau is in the high temperature range of the スピン system and is expected to be the same as the temperature and is inversely proportional to the specific heat and is different and abnormal.このAbnormal specific heat は様々なMany body exchange interaction のstrong いCompetition をReflect したものと考えられる. Exchange interaction むスピンのquantum トンネル effect による position のexchange process において, high order のmultibody exchange ではポテンシャルbarrier がlow く thick いために热ゆらぎが大きな Impact を and え, Exchange interaction の大きさがTemperature dependence して, Specific heat がabnormal なTemperature dependence をもつPossibility がPoint される. The theory of これについても・実験両面からのさらなる Explain the necessity of である.

项目成果

M.Morishita: "Heat Capacities of Monolayer ^3He Fluids Floated on a Superfluid ^4He Thin Film" Journal of Low Temperature Physics. 113・3/4. 299-304 (1998)

M.Morishita：“超流体^4He薄膜上漂浮的单层^3He流体的热容量”《低温物理学杂志》113・3/4（1998）。

M.Morishita: "Low Temperature Heat Capacities of Submonolayer Solid ^3He" Journal of Low Temperature Physics. 113・3/4. 271-276 (1998)

M.Morishita：“亚单层固体^3He的低温热容量”《低温物理学杂志》113・3/4（1998）。