良く制御された多孔質中He薄膜の2次元及び3次元超流動の研究

良好控制多孔介质He薄膜中2D和3D超流性研究

• 批准号: 09440132
• 负责人: 久保田 実
• 金额: $ 8.32万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09440132/
• 关键词: 量子渦状態; 薄膜超流動; 2次元3次元超流動; KT転移; ラムダ転移; 回転超流動; 量子渦科学の基礎研究; 渦糸; 理想2次元薄膜超流動; 2次元性・3次元性をもつ超流動; 転移温度可変; 臨界速度

単原子層内外の極薄い「固体基盤上に形成した超流動He薄膜」は、理想的2次元超流動性を示す事が知られている。この様な超流動薄膜を「孔径が制御され、3次元的繋がりを持った多孔質」の中に作ると、薄膜の2次元性と基盤の3次元的繋がりを反映した3次元性を併せ持つ超流動を作り出す事が出来る。而も他の超流動超伝導と違って、膜厚によって超流動転移温度をミリケルビンから2K近くまで連続的に変え得る大変ユニークな系が出来る。本研究は、とりわけ基盤である多孔質の孔を制御し、その孔径や、トポロジーのもとの環境下で出現する超流動現象を研究しようというものである。第一の成果は、高安定高感度捻り振り子法によるもので、回転下で見出される二つのエネルギー散逸ピークの回転角速度依存性、温度依存性、AC速度依存性を定量的に解析し、二つのピークが各々この系での2次元及び3次元量子渦の動力学に起因する事を見出したことである。成果の一部はJ.Low Temp.Phys,他、数編の論文として報告し、また更に準備している。第二に、精密な超流動流れ実験から、高温側の2次元的振る舞いの後ある臨界的超流動速度が存在して、これ以下で、2次元とは違う3次元的流れ状態を見出した事である。第三に、渦糸固体の凍結、融解転移の発見である。第1の成果を更に定量的解析を進める中で、回転下でTc以上の温度から低温に冷やしていくと2D渦対に起因するエネルギー散逸ピークの他に現れる低温側のピークは更に低温まで冷やしていくと、やがて消失して散逸のない状態が回転下でも存在することが判明した。o Kから温度を上げていくとある温度でエネルギー散逸が生じ始め回転ピークになる。この散逸が生じ始める温度は高速回転時ほど低温側から現れ始めることが見出された。また、このTc近傍での振る舞いはHe膜厚を変えてもTcでスケールしている事が見出された。この事から回転下の散逸ピークは3次元超流動転移近傍での渦糸融解と渦糸のダイナミクスによって生じていると言えよう。

<s:1> extremely thin <s:1> inside and outside the 単 atomic layer 単 "に on a solid substrate に form a <s:1> た superfluid He film" ideal two-dimensional superfluid を demonstration す が knowledge られて る る る る. こ の others な super flow membrane を "aperture が royal さ れ, three yuan 繋 が り を hold っ た porous" の に in る と, film の 2 dimensional と base plate の 3rd dimensional 繋 が り を reflect し た three yuan sex を and せ hold つ super flow を る り out が す things do it. And he の も flow ultra 伝 guide と violations っ て, film thickness に よ っ て super flow planning move temperature を ミ リ ケ ル ビ ン か ら 2 k nearly く ま で even 続 に - え る grand - ユ ニ ー ク る が な department. は, this study と り わ け base plate で あ る porous の hole を royal し, そ の aperture や, ト ポ ロ ジ ー の も と の environment appear で す る super flow phenomenon を research し よ う と い う も の で あ る. First の results は, high stability and twisting vibration り り Gao Gan degrees method に よ る も の で, back to see planning next で さ れ る two つ の エ ネ ル ギ ー dissipative ピ ー ク の back planning angular velocity dependence, temperature dependency, AC speed dependency を quantitative analytical し に, two つ の ピ ー ク が each 々 こ の is で の 2 yuan and び 3 dimensional quantum vortex dynamics に の cause す る matter を show the し た Youdaoplaceholder0 とである. Achievements: a <s:1> j. low Temp.Phys, he, several edited <s:1> papers と て report <s:1>, また に preparation る て る る る. Second に, precision な super flow れ be 験 か ら vibration, high temperature side の 2 yuan る dance い の after あ る of critical flow velocity が exist し て, こ れ で below, 2 dimensional と は violations う 3rd dimensional flow れ を see out し た matter で あ る. Third, に, the <s:1> freezing and melting of vortex solids 転 and the subsequent occurrence of である. 1 を の results more quantitative analytical を に め る で, back to the planning で Tc above の temperature か ら low temperature cold に や し て い く と 2 d cause vortex に seaborne す る エ ネ ル ギ ー dissipative ピ ー ク の he に now れ る low temperature side の ピ ー ク は more に low-temperature ま で cold や し て い く と, や が て disappear し て dissipative の な い under state planning が back で も exist す る こ と が.at し Youdaoplaceholder0. O K か ら temperature on を げ て い く と あ る temperature で エ ネ ル ギ ー dissipative が beginning じ め back planning ピ ー ク に な る. こ の dissipative が beginning じ め る temperature は high-speed back to planning ほ ど low temperature side か ら れ now beginning め る こ と が shows さ れ た. ま た, こ の Tc nearly alongside で の vibration る dance い は He film thickness を - え て も Tc で ス ケ ー ル し て い が る things show the さ れ た. こ の matter か ら back under the planning の dissipative ピ ー ク は three dimensional flow planning nearer alongside で の dissolves と vortex vortex si si の ダ イ ナ ミ ク ス に よ っ て raw じ て い る と said え よ う.

项目成果

Y.Koike、Y.Morii、T.Igarashi、M.Kubota、Y.Hiresaki、K.Tanida: "A dilution refrigerator using the pulse tube and GM hybrid cryocooler for neutron scattering"Cryogenics. Vol.39. 579-583 (1999)

Y.Koike、Y.Morii、T.Igarashi、M.Kubota、Y.Hiresaki、K.Tanida：“使用脉冲管和 GM 混合制冷机进行中子散射的稀释制冷机”Cryogenics Vol. 579-583。 1999）

M.Fukuda、K.Ooyama、T.Obata、V.Kovacik、and M.Kubota: "Torsional Oscillator Experiments with High Stability and Reproducibility"Journal of Low Temperature Physics. Vol.113. 423-428 (1998)

M. Fukuda、K. Ooyama、T. Obata、V. Kovacik 和 M. Kubota：“具有高稳定性和再现性的扭转振荡器实验”《低温物理学杂志》第 113 卷。423-428 (1998)

M.Zalalutdinov, V.Kovacik, M.Fukuda, T.Igarashi,and M.Kubota: "“Rotation-induced vortices in superfluid 4He films on porous substrate"," Czechoslovak J.Phys.Vol.46,Suppl.Sl. 39-40 (1996)

M.Zalalutdinov、V.Kovacik、M.Fukuda、T.Igarashi 和 M.Kubota：““多孔基底上超流体 4He 薄膜中的旋转引起的涡流”，捷克斯洛伐克 J.Phys.Vol.46，Suppl.Sl。 39-40 (1996)

V.E.Syvokon、K.Ooyama、M.Fukuda、T.Obata、T.Igarashi、and M.Kubota、: "Superfluid Helium Films in 10 mm Porous Glass、Torsional Oscillator Study at High AC Velocities"Physica B. (to be publishued). (2000)

V.E.Syvokon、K.Ooyama、M.Fukuda、T.Obata、T.Igarashi 和 M.Kubota，：“10 毫米多孔玻璃中的超流氦薄膜，高交流速度下的扭转振荡器研究”Physica B.（即将出版） ）（2000）。

Y.Karaki, M.Kubota,& H.Ishimoto: "“Specific heat below l mK and the electric-field gradient in indium"" Phys.Rev.B54. 427-432 (1996)

Y.Karaki、M.Kubota 和 H.Ishimoto：““低于 l mK 的比热和铟中的电场梯度””Phys.Rev.B54 (1996)。