固体水素における電場誘起融解と超流動の探索

探索电场诱导的固态氢熔化和超流动性

• 批准号: 19654053
• 负责人: 白濱 圭也
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19654053/
• 关键词: 物性実験; 低温物性; 超流動; 水素; 量子液体; 物性実験; 低温物性; 超流動; 水素; 量子液体

本研究は、新しい超流動(ボース・アインシュタイン凝縮(BEC))現象の発見を目指して、固体水素表面に電子を高密度に束縛させることで表面上に強電場領域をつくり、電場効果によってできる液体相を極低温まで保持して超流動状態を探索するという、全く新しい発想に基づく萌芽的な研究である。水素分子は質量が軽いため、もし低温まで過冷却液体水素状態を保てれば、超流動などの量子効果の発現が期待される。本研究は、表面上に束縛した電子の近傍に生じる強電場によって極低温液体水素を実現し、期待される超流動状態を、超流動を高感度で検出できる「ねじれ振り子」法によって探索しようというものである。融解した状態で1K程度の極低温域まで冷却すれば、水素のボース・アインシュタイン凝縮および超流動転移が期待される。平成20年度までの2年間で、超流動の探索を高感度の連成ねじれ振り子の共振周波数測定により行うことを計画している。平成20年度は、前年度に製作したアルミニウム合金を用いた二重連成ねじれ振り子を、25mKの極低温まで動作させ、2×10^6程度の共振Q値を得ることに成功した。さらに水素導入装置、表面電子発生装置の製作を行い、測定装置の準備を完了した。年度後半より、水素を導入して予備的実験を行った。

这项研究是一个全新的概念，即发现新的超氟（Bose-Einstein凝结（BEC））现象，并通过将电子限制为固体氢表面上的高密度，在表面上产生了强烈的电场区域，并且由电场效应形成的液体相位，以保持对搜索超级富集状态的极高温度。由于氢分子的质量很小，因此如果它们可以维持超冷的液态氢状态直至低温，则可以期望发生量子效应，例如超流量。这项研究旨在通过在表面上结合的电子附近产生的强电场发现极高的液体氢，并使用“扭转摆”方法搜索预期的超流体状态，该方法可以高灵敏度检测超氟。如果将氢冷却至熔化状态下的温度范围约为1K，则可以预计氢将被凝结和超氟化过渡。该计划是通过测量在2008年之前的两年中测量高度敏感耦合扭转的摆的共振频率来寻找超流体的。此外，制造了氢介绍设备和表面电子发生器，并完成了测量装置的准备。从财政年度的下半年开始，引入了氢，并进行了初步实验。