Why Rotation ? Why 3He ? l ^ d Half-Quantum Vortex ( Alice vortex ) n

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1 Why Rotation ? Why 3He ? l ^ d Half-Quantum Vortex ( Alice vortex ) n
内部自由度と回転の相互作用が織り成す多彩な物理の研究 Why 3He ? A相での多種多様な渦 超流動4He 特徴 内部自由度を持たないので中心に特異点のある渦しかできない 秩序変数の空間変化　⇒　芯の無い渦 実験可能な最も高純度の試料のひとつ （極低温ではヘリウム以外のほとんどの物質の自由度は凍りついてしまう） 水素の次に単純な系で、基本的な物理量（比熱、帯磁率等）が理論実験両面から調べ尽くされている ⇒　基礎物理研究に最適な系 3. 核スピン1/2のフェルミ粒子系 ⇒ 量子フェルミ統計の研究 4. 電子と同様にクーパー対を形成して超流動転移する ⇒　異方的なクーパー対の研究 　P-wave Spin-triplet Cooper pair Full Symmetry G = SO(3)×SO(3)×U(1) ☆ 18個の自由度がある凝縮体 ⇒ １．複数の凝縮相（A相, B相）が存在 2. 凝縮相にも内部自由度 ⇒ 秩序変数の空間変化 ヘルシンキ工科大 世界で最初に回転下で超流動ヘリウム３を実現 NMR spectrum T/Tc = 0.49 回転と磁場できまる渦の相図（理論計算） l ^ d V. M. Ruutu, Ü. Parts and M. Krusius ; J. Low Temp. Phys. 103, 331–343 (1996) U. Parts, J. M. Karimäki, J. H. Koivuniemi, M. Krusius, V. M. Ruutu, E. V. Thuneberg and G. E. Volovik ; Phys. Rev. Lett.75, 3320–3323 (1995) NMRスペクトラムの形状で渦の種類を特定出来る l と d の空間変化の違いによって様々な種類の渦がある NMR spectrum のピークの高さの回転変化 （渦が生成されると減少し、消滅すると増加する） 物性研究所　久保田研究室 毎秒一回転という世界最高速度下でmK以下の超低温を実現できる冷凍機を開発 渦が生成したことによる NMR spectrumの変化 超伝導（s wave spin singlet d wave spin singlet）とは対称性が異なる Ishiguro et al. Physica B (2003) Tc通過時の回転と磁場が平行か反平行かによって円筒容器内に形成されるtexture が異なり、それにより回転変化が異なっている。 3He において回転と磁場の相互関係によってtexture を変えるような相互作用は知られておらず、未だわれわれの知らない相互作用があると考えられる。 NMR absorption Vortex 　　↓ Frequency shift (kHz) 細い円筒容器中での一本の渦の生成消滅過程を観測 秩序変数の中に自由度が残っている Ishiguro et. al., Phys. Rev. Lett. (2004) submitted 渦生成の角速度は円筒容器内の渦のエネルギー計算とよく一致 ⇒“First observation of WC1” 直径 0.2 mm ⊿ (T) ギャップ Vortices to be observed Half-Quantum Vortex ( Alice vortex ) A相 S2×SO(3)/Z2 B相 SO(3) ×U(1) M. M. Salomaa and G. E. Volovik ; Rev. Mod. Phys. 59, 533 (1987) 量子数が 1/2 で一周すると符号が反転する特異な渦 平行平板で実現可能か？ l ^ (軌道) R 回転行列 ^ d (スピン) 軌道とスピンで位相をπずつになう n ^ l = m × l を一様にするためには平板間隔を0.01 mm以内にする必要がある ⇒　現在作成中 n, θの空間変化と位相の自由度が残っている d, l, m, n が空間変化する自由度が残っている d は面内に拘束　l は面に対して垂直 2003 Y. Kataoka and M. Yamashita prepared