微小重力中のヘリウム結晶における新界面現象の探索

寻找微重力下氦晶体的新界面现象

基本信息

批准号：
12J08723
负责人：
高橋拓也
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度は、微小重力環境において界面自由エネルギーが決める4He結晶の平衡形をマクロスケールで観測し、ファセットと呼ばれる平らな面が平衡形上ではこれまで観測されていなかった位置に現れることを発見した。しかし、この位置のファセット(s面)は成長形では観測されており、平衡形でも現れることは予測されていたことであった。結晶の温度はおよそ150 mKであった。今年度は冷凍機を改良し、より低温で実験をすることで、予測されていない位置に新しいファセットが現れないか検証しようとしたが、実験装置(希釈冷凍機)の不具合のため一年間をその修繕に費やすこととなってしまった。修繕は未だ続いている。できる限り早く修復・改良し、実験を再開したい。一方、前年度のデータを分析することにより興味深い事実がわかった。ファセットは4He結晶の平衡形においては結晶サイズの1/10以下のサイズでしか現れてこないはずであるが、前年度に得られた平衡形には結晶サイズの1/2程度の大きさにも見える平らな面が観測され、疑問が残っていた。我々はファセット近傍の平衡形を記述する理論式と実験データを比較することによりこれを解決した。比較の結果、観測されたファセット近傍の結晶形は理論的に予測されるものと良い一致を見せ、微小重力実験において結晶が平衡形に到達していることが支持された。さらに、ファセットが大きく見える問題ではファセット近傍に現れる微斜面と呼ばれる小さく傾いた面が広範囲に現れているためであることが明らかになった。原子スケールではファセットと明確な区別がつく微斜面だが、マクロスケールに見てしまうとファセットと区別がつかず、微斜面領域もファセットのような平らな面であると認識しまい、結果、ファセットが大きく現れているように見えていたのである。この事実は今後新しいファセットの観測をしていく過程でファセットの有無を判断する大きな助けになると期待される。

在上一个会计年度，我们观察到通过微观环境中通过界面 - 无界面确定的4HE晶体的平衡形式，发现一个称为facet的平面表面出现在未在平衡中观察到的位置。但是，以生长形式观察到该位置处的小平面（s侧），并且预计它以平衡形式出现。晶体的温度约为150 mk。今年，我试图通过改善冰箱和较低的温度进行实验来检查新的方面，但由于实验设备的缺陷（稀释冰箱），它是为了花费维修。维修仍在进行。我想尽快修复和改进并恢复实验。另一方面，分析上一年的数据揭示了有趣的事实。该方面只能以4HE晶体的平衡形式出现，但仅在1/10或更小的晶体大小中出现，但前一年获得的平衡约为晶体尺寸的1/2观察到表面，并且仍然存在问题。我们通过比较了描述方面均衡的理论公式和实验数据来解决这一问题。进行比较的结果，观察到的小平面附近的晶体形式与理论上可预测的良好匹配，并支持微生物实验中的晶体。此外，大面的问题表明，小巧的表面称为一个小坡度，该坡度出现在该刻面附近。在原子量表中，它是一个可以与刻方面明确区分的小坡度，但是如果您看宏观，您将无法将其与方面区分开，并且没有认识到倾斜的斜率是一个平坦的区域表面像一个方面，因此该面似乎很大。预计这一事实将是一个很大的帮助，以判断未来观察新面孔的过程中是否有一个方面。