Study of novel quantum properties in low dimensional He systems using the Quantum Monte Carlo method.

使用量子蒙特卡罗方法研究低维 He 系统中的新颖量子特性。

基本信息

批准号：
21K03451
负责人：
平島大
金额：
$ 2.41万
依托单位：
International Christian University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

細孔内のヘリウム液体について、量子モンテカルロ計算を進めている。2021年度に開発したコードを十分にテストした後、大規模計算を開始した。なるべく長い系まで計算可能なように、やや低密度の系を設定した。これによって細孔内の密度プロファイルがほぼ一様な系を得ることができた。この系について、１次元的極限に至る、十分に長い細孔における超流動密度の計算を実行中である。１次元的な、すなわち、朝永ラッティンジャー液体に期待されるスケーリング則が確認されつつある。現在、数百粒子からなる系について0.1K程度の低温まで計算を行い、より確実な結論を得ることを目指している。一方、ヘリウム原子が細孔中でフィルム状に広がっている場合（内壁の吸着されている場合）については、よいサンプリングを実行することが困難であることが判明したので、極限として、円筒状の系を考え、円筒内面に束縛されたヘリウム系を考えることにした（半径方向には広がりを持たない）。現在、この系についてのコードを開発して、予備的な計算を実行中である。薄膜上の系においても異方性の強い極限で、超流動密度の１次元的スケーリングが得られることを示すことが目標である。細孔中のヘリウムの超流動クロスオーバーの周波数依存性の研究も継続して実施している。音叉型の水晶振動子を用いて100kHzという高周波振動を発生させ、その条件下で超流動性を観測している。研究成果は第２９回低温物理学国際会議において発表を行った。引き続い観測を行い、周波数依存に関する明確な結論を得ることを目指す。

孔隙内氦液的量子蒙特卡罗计算正在进行中。在对2021年开发的代码进行彻底测试后，大规模计算开始了。为了能够计算尽可能长的系统，我们设置了一个密度稍低的系统。这使得获得孔内密度分布几乎均匀的系统成为可能。对于该系统，正在计算达到一维极限的足够长的孔隙中的超流体密度。一维 Tomonaga-Luttinger 液体的比例定律正在得到证实。目前，我们正在对由数百个粒子组成的系统进行低至0.1K的温度计算，目的是获得更可靠的结论。另一方面，我们发现，当氦原子在孔中像薄膜一样扩散时（即，当它们吸附在内壁上时），很难进行良好的采样，因此我们决定考虑该系统。绑定到圆柱体内表面的氦系统（它不沿径向延伸）。我们目前正在为该系统开发代码并进行初步计算。我们的目标是证明，即使在薄膜系统中，也可以在强各向异性极限下获得超流体密度的一维缩放。我们还在继续研究氦超流体在孔隙中交叉的频率依赖性。使用音叉形晶体振荡器产生 100 kHz 的高频振动，并在这些条件下观察到超流动性。该研究成果在第29届国际低温物理会议上公布。我们将继续进行观察，并致力于就频率依赖性得出明确的结论。