SQUID-NMRによる1次元トンネルに吸着されたヘリウム3の基底状態の研究

SQUID-NMR 研究一维隧道中吸附的 He-3 基态

基本信息

批准号：
16740198
负责人：
松下琢
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

多孔体FSM中の直径2.8nmの1次元細孔をヘリウム4で被覆しヘリウム3を浮かべた場合、ヘリウム3は高温で2次元古典理想気体の比熱を示し、0.1Kの温度近傍でピークを持ったあと、低温で縮退を示す温度に線形な比熱を持つことが実験で示されていた。我々のモデル計算との比較から、この比熱ピークが、1次元細孔の周方向運動の最低励起状態への熱励起によるもので、低温に1次元ヘリウム3流体が実在し高温で2次元気体へクロスオーバーしているとして解釈可能であることがわかった。まずこの解釈の妥当性を検証するため、本研究の初年度には、1次元細孔径を小さくした場合のヘリウム3比熱について測定を行い、熱励起による比熱ピークが高温へシフトするということが確認できた。この実験結果は、孔径を小さくするに従って最低励起エネルギーが大きくなることによるものと考えられ、ヘリウム3気体の次元性クロスオーバーの解釈を支持し、孔径を小さくすることでヘリウム3の1次元流体が実現できる温度範囲が広がることが明らかになった。今年度は、さらにこの次元性クロスオーバーを仮定したモデル計算の精度を高め、より広い密度範囲で、比熱の温度依存性の実験結果と計算の比較を行った。また、微視的な情報、特に1次元ヘリウム3の基底状態について知見を得るための、SQUID-NMR実験の核となる広帯域SQUIDセンサーを、実際に実験に使用する大型希釈冷凍機に設置し試験運転を繰り返し行った。このセンサーには希釈冷凍機の高真空空間における冷却に問題があることがわかったため、ノイズ対策や、回路を直接冷却する熱リンクの設置など、センサーの製作技術者と連絡をとり改良を進めている。今後、この冷却の問題を解決し、NMR法を用いて1次元ヘリウム3気体の基底状態の微視的情報を得るべく、研究を継続、発展させる。

当多孔FSM中直径为2.8 nm的一维孔隙被氦4覆盖并漂浮氦3时，氦3在高温下表现出二维经典理想气体的比热，并具有在0.1K附近出现峰值后，实验表明其比热与在低温下表现出简并性的温度成线性关系。与我们的模型计算比较表明，这个特定的热峰是由于一维孔隙的圆周运动被热激发到最低激发态，并且一维氦3流体在低温下存在并转变为事实证明，它可以解释为高温下的二维气体。首先，为了验证这一解释的有效性，在本研究的第一年，我们测量了一维孔径减小时氦 3 的比热，并证实了由于热激发而产生的比热峰发生了偏移我能够做到更高的温度。该实验结果被认为是由于最小激发能随着孔径变小而增加，支持了氦 3 气体维度交叉的解释，表明通过减小孔径，一维氦 3 流体很明显，可以达到的温度范围扩大了。今年，我们进一步提高了假设这种维度交叉的模型计算的准确性，并在更宽的密度范围内比较了比热的温度依赖性的实验结果和计算结果。此外，我们在用于SQUID-NMR实验的大型稀释制冷机中安装并测试了宽带SQUID传感器，它是SQUID-NMR实验的核心，以获得微观信息，特别是一维氦3的基态知识。我反复开车进行实验。发现该传感器在稀释制冷机的高真空空间中冷却存在问题，因此我们联系传感器制造工程师进行改进，例如噪声对策和安装热连接以直接冷却电路。是。未来，我们将继续发展我们的研究，以解决这个冷却问题，并利用核磁共振方法获得一维氦 3 气体基态的微观信息。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Possible one-dimensional 3He quantum fluid formed in nanopores.

纳米孔中可能形成一维 3He 量子流体。

DOI：
10.1103/physrevlett.94.065301
发表时间：
2005-02-14
期刊：
Physical review letters
影响因子：
8.6
作者：
J. Taniguchi;A. Yamaguchi;H. Ishimoto;H. Ikegami;T. Matsushita;N. Wada;S. Gatica;M. W. Cole;F. Ancilotto;S. Inagaki;Y. Fukushima
通讯作者：
Y. Fukushima