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収束高エネルギー密度音波による量子核生成の研究

利用聚焦高能密度声波进行量子成核研究

基本信息

批准号：
10120211
负责人：
奥田雄一
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
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

项目摘要

絶対零度近傍における固体4Heは、超流動4Heから圧力を24気圧かけることによって1次の相転移で生成される。極低温のために両相におけるエントロピーがともに消失しているため、この転移では潜熱を伴わない。また超流動相からの結晶成長であるため質量輸送に散逸が伴わないため、異常なほど高速で結晶が生成される。このように量子効果の強い結晶で、極低温におけるこの結晶生成に伴う核形成が量子力学的トンネル効果によってひきおこされることが期待される。本研究では収束超音波によって超流動4Heの中心で結晶を成長させ、honogeneous nucleationを試みるものである。結晶生成の様子は過加圧からの圧力減少と、光学的手法によるものである。これまでの実験結果によれば、過加圧から平衡圧に転移する確率を解析すると、やはり壁に種結晶が生成されそれがマクロなサイズの結晶に成長していることがわかった。また、収束超音波による核生成の試みはうまくいっていない。壁の効果が強すぎて、収束超音波による核形成は成功していない。周波数、焦点のシャープさ、入射パワー等より焦点での音場振幅はおおよそ0.5〜1barになるが、約10mbarの過加圧でマクロな固体が成長してしまう。さらにCs等で容器の内壁をコーティングすることにより壁の効果を限りなく弱めることが出来るか、試みているところである。一方、極低温の固体4Heのダイナミックな成長、融解の様子が音波の透過信号や好感度CCDビデオカメラに収められた。強力な超音波によって固体が融解することが初めて見出された。また、さらに音波の振幅を大きくすると固体中に超流動相が生成され、結晶中を浮力によって上昇していくことが発見された。上昇するためには、融解・固化が連続的におこらねばならない。さらに驚くことに、結晶中の超流体のまわりにファセットと呼ばれる結晶面が観測され、結晶面を見せながら上昇していく。結晶中をnegative crystalが移動していくという興味深い現象が見出されている。

4He, superfluid 4He, pressure 24 gas pressure 24 gas pressure 2 Very low temperature, low temperature, Crystal growth due to ultra-mobile phase, mass transport, dispersion, abnormal high speed, crystal formation This is the result of quantum mechanics: strong crystallization, extremely low temperature crystallization, nuclear formation, and quantum mechanics. In this study, the growth of crystals in the center of 4He was studied. Crystallization of the elements in the pressure reduction, optical methods, and so on. The result of this process is that the pressure is increased, the equilibrium pressure is shifted, and the crystal is formed. The nuclear generation of the ultrasound beam was studied. The results of wall irradiation and beam ultrasound were successful in nuclear formation. Frequency, focus, incidence, etc. The acoustic field amplitude of the focus is about 0.5 to 1 bar, and the overpressure is about 10mbar. The inner wall of the container is very thin. One side, extremely low temperature solid 4He, growth, melting, sound wave transmission signal, favorable degree CCD, color change. Strong ultrasonic waves melt solids. The amplitude of the sound wave is large, and the supersonic phase is generated in the solid, and the buoyancy is increased in the crystal. Rise, melt, solidify and connect. The crystal plane of the superfluid in the crystal is measured and the crystal plane is seen to rise. The phenomenon of the negative crystal moving in the crystallization and the deep interest can be seen.