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Nonlinear wave phenomena excited on vortex lines in quantum turbulence

量子湍流中涡线激发的非线性波现象

基本信息

批准号：
22K03518
负责人：
永合祐輔
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は、超流動中の量子渦糸における非線形波動や素励起放出過程におけるエネルギー輸送機構の解明を目的とし、2022年度に量子渦生成検出のためのセンサー開発と動作テストを行った。量子渦や素励起を微視的スケールで検出するために、3D光造形装置を用いて光硬化性樹脂製の架橋梁構造マイクロ/ナノビーム(MB/NB)共振器を開発した。第１段階として、様々な長さのマイクロサイズ共振器(MB)を作製し、最大長さ100μm程度まで架橋できることを見出した。このMB基板への電極配線にあたり、これまでの開発研究で調べた加工条件を基に光造形時のブロック段差を抑制し、さらに基板を順方向に設置して直接アルミニウムスパッタを行うことで、GNDショートおよび電極段切れを回避して電極を作製することに成功した。GM冷凍機を用いて温度3.6K、真空中で磁場印可駆動法による共振器の動作テストを行い、Q値が少し低いもののMHz周波数域に複数の共鳴信号を観測することに成功した。梁構造モデルによる数値計算から、観測された信号の最低周波数が支持端条件の基本モードの共鳴周波数と妥当であることがわかった。共振Q値の改善の余地はあるものの、本研究で確立した共振器作製方法を用いれば、今後ナノサイズの共振器(NB)の実現が可能である。共鳴周波数とQ値については、より詳細な数値計算が現在継続中である。これまでに、微細加工で作製した1μm幅のスリット構造を用いたヘルムホルツ共鳴セルについて、超流動ヘリウム中で位相スリップ現象に伴う量子渦生成を観測している。本データのさらなる詳細な解析により、一度に複数の量子化循環が生成していることを示す結果を得た。本実験装置は、量子渦生成の機構解明とともに本研究の目標達成に向けた量子渦環生成装置実現に有用である。

In this study, the non-linear fluctuation of quantum vortices in superfluid and the excitation and release process of the quantum vortex in the superfluid are introduced into the transport mechanism.の解明をpurposeとし、2022年にquantum vortex generation 検出のためのセンサー开発とaction テストを行った. Quantum vortex element activation microscopic vision of the light source, 3D light shaping device light hardness The bridge-structured resonator made of chemical resin is made of MB/NB. The first stage is made of a resonator (MB) with a maximum length of 100 μm and a bridge bridge with a maximum length of 100 μm. Research on the electrode wiring of the MB substrate and the adjustment of the processing conditions of the MB substrate and the suppression of step differences during photoforming, and the smoothness of the substrate The direction setting is direct, the direction is set, the direction is set, and the GND isョートおよびelectrode segment cuttingれをavoidanceしてelectrodeをproductionすることにsuccessfulした. The GM freezer can operate a resonator with a temperature of 3.6K and a magnetic field in a vacuum. Line い, Q つがし low いもの MHz frequency domain に complex number の resonance signal を観 Detection することにした. The beam structure is calculated based on the minimum number of the signal and the minimum frequency of the signal is supported. The basic resonance frequency is the appropriate number. There is room for improvement in the resonance Q value. This research has established the use of the resonator manufacturing method. It is possible that the resonator (NB) will be realized in the future. The resonance frequency number and Q value are calculated in detail and the number is calculated now.これまでに、Micro-machined した1μm width のスリットstructure を Used いたヘルムホルツ resonance セルについて、Superfluid ヘリウム中でphase スリップphenomenon and うquantum vortex generation を観measurementしている. The detailed analysis of this program and the generation of the quantized cycle of one-degree complex numbers are shown in the results. The purpose of this research has been achieved, and the quantum vortex ring generating device has been found to be useful.