超流動ヘリウム中における量子渦のケルビン波の検出とそのダイナミクスの解明

超流氦中量子涡旋开尔文波的探测及其动力学的阐明

• 批准号: 09J06355
• 负责人: 永合 祐輔
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Osaka City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J06355/
• 关键词: 超流動ヘリウム; 量子渦; 量子乱流; 振動流

超流動ヘリウム中量子乱流生成の原因の一つである、振動流によって量子渦上に誘起されるケルビン波を超伝導細線振動子で観測するため、希釈冷凍機を用いて～10mKで実験を行っている。ケルビン波を検出するために、ピエゾアクチュエータ(PAB4010)の先に直径70μm金属線(針)をつけ、その先と細線振動子の間の距離を100μm以内に近づけた実験装置を作成した。このことにより、振動子と針の間に橋渡しする付着渦糸を実現できる。この渦糸を振動子によって振動させた状態でPAB4010を駆動し、振動子-針間距離を変化させることで、ケルビン波の共鳴モードを観測することができると期待される。まず、ヘリウム減圧排気冷却用冷凍機を用いて1.2K超流動^4He中でこの実験装置の駆動テストを行い、その後、実験装置を希釈冷凍機に組み込むためのセル容器を作成した。容器下部には、熱交換率を向上させるため銀パウダーを焼結させ、渦を減らすため実験装置が入る容器上部との間を小さい穴でつなぐ構造にした。実験セル容器完成後、容器単体で真空漏れテストを行い、その後希釈冷凍機に設置した。液化速度を調節するための流量調節弁付流量計をとりつけ、配管やバルブ、配線を増設した。希釈冷凍機で実験セルを～10mKまで冷却し、まず真空でPAB4010駆動テストを行った。この温度でも一昨年の1.2Kでの予備実験の時と同様、±60μm程度変動可能であることが新たにわかった。その後、ヘリウム注入ラインに真空漏れが見つかったため、室温に戻し、修理を行った。現在、再度～10mKまで冷却し、ケルビン波探索実験が進行中である。

A study on the causes of quantum turbulence generation in superflow, vibration flow, induced quantum vortex, superconduction fine line oscillator, and application of refrigerator to ~10mK. The distance between the metal wire (needle) with diameter of 70μm and the thin wire vibrator with diameter of 70μm (PAB4010) is within 100μm. The bridge between the vibration and the needle is connected to the vortex. PAB4010 is in motion, the vibrator-needle distance is changed, and the resonance of the vortex wave is measured. The refrigerator for pressure reduction and exhaust cooling is used in 1.2K ultra-fluid system, and the operating system, rear system and operating system of the refrigerator are manufactured. The lower part of the vessel has a higher heat exchange rate than the upper part of the vessel. After the completion of the container, the vacuum leakage of the container is carried out, and the refrigerator is set up. Liquefaction speed adjustment, flow rate adjustment, flow meter, piping, wiring, etc. The refrigerator is cooled to ~10mK and operated under vacuum PAB4010. The temperature of this temperature is 1.2K per year, and the time of preparation is the same, and the degree of ±60μm may change. After the injection, the vacuum leakage is detected, the room temperature is maintained, and the repair is performed. Now, cool down again ~10mK, wave exploration is in progress

项目成果

Critical behavior of steady quantum turbulence generated by oscillating structures in superfluid ^4He

超流体中振荡结构产生的稳定量子湍流的临界行为^4He

• 发表时间: 2010
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Tomomi Hatta;Kenta Kumazawa;Atsushi Sugie;Kiyoshi Kanie;Atsushi Muramatsu;Atsunori Mori;永合祐輔;永合祐輔;矢野英雄
• 通讯作者: 矢野英雄

超流動^4Heの量子渦に誘起されるKelvin波の観測

超流体中量子涡旋引起的开尔文波的观察^4He

• 发表时间: 2011
• 作者: Yoichi Kadota;Takeshi Morita;永合祐輔
• 通讯作者: 永合祐輔

Vortex generation induced by low-frequency wire vibration in superfluid ^3He-B

超流体^3He-B中低频线振动引起的涡旋产生

• 发表时间: 2010
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Tomomi Hatta;Kenta Kumazawa;Atsushi Sugie;Kiyoshi Kanie;Atsushi Muramatsu;Atsunori Mori;永合祐輔;永合祐輔
• 通讯作者: 永合祐輔

Motions of Vortex Loops Attached to Oscillating Objects in Superfluid ^4He

超流体中附着于振荡物体的涡环运动^4He

• 发表时间: 2010
• 作者: Yoichi KADOTA;Hiroshi HOSAKA;Takeshi MORITA;永合祐輔
• 通讯作者: 永合祐輔

Control of Vortex Lines Attaching to an Oscillating Boundary in Superfluid ^4He

超流体中附着于振荡边界的涡线的控制^4He

• 发表时间: 2009
• 作者: Y.Kadota;H.Hosaka;T.Morita;三浦幸恵;永合祐輔
• 通讯作者: 永合祐輔