Gelsil 基板上の 4 He のスリップの観測

Run 1 Run 2

D.2 Gelsil 基板上の 4 He のスリップの観測

本研究RUN2の同時測定において，多孔質ガラスGelsilの基板に吸着した薄膜⁴Heが超流動性を示さない低密度の領域で⁴Heの摩擦現象が観測された。図 D.2はRUN2の超音波とねじれ振り子測定の同時測定で観測した，音速の温度依存性とねじれ振り子の共振周波数の温度依存性である。数字は⁴Heの面密度で，22.4 µmol/m² 以下の面密度では⁴Heが不活性層として基板に吸着していて超流動に伴う明瞭な立ち上がりは見られ

D.2 Gelsil基板上の⁴Heのスリップの観測

0 1 2

-0.30 -0.25 -0.20

T (K)

∆f (Hz)

17.9 18.7

20.7 21.6 22.4 23.2 24.1 24.9 25.8

19.9 µmol/m²

0 1 2

-1.6 -1.4 -1.2 -1.0

T (K)

∆v/v (%)

17.9 18.7 19.9 20.7 21.6 22.4 23.2 24.1 24.9 25.8

µmol/m²

(a) 超音波測定 (b) ねじれ振り子測定

T^C T^D

T^C

図D.2 同時測定による Gelsil基板に吸着した⁴He吸着膜のスリップ現象の観測。

(a)の超音波測定で測定した音速の温度依存性には⁴Heのスリップに伴う音速の上昇が観測されている。上向き矢印はデカップリング温度T_D に対応する。下向き矢印は超流動転移温度TC を示す。(b)のねじれ振り子測定では摩擦に伴う変化は見られない。

ない。しかし音速測定においては，低い面密度の測定で超流動転移とは異なる形の音速の上昇が観測された。一方，同時に測定しているねじれ振り子測定においては，音速測定で立ち上がりが見られた面密度，温度でも，明確な変化が見られなかった。

面密度が増加すると音速の立ち上がる温度は低温側に移動し，面密度が20 µmol/m² を超えた範囲では立ち上がりが不明瞭となる。この音速の振る舞いは⁴Heが基板上を滑るスリップ現象によるものと思われる。摩擦に伴う音速の上昇は低い面密度の測定においては明確に観測されたが，面密度が増加するに従って上昇が不明瞭である。面密度が低く音速上昇が明確である3つの面密度の測定について高温側から低温側への音速上昇が1/2となる温度をデカップリング温度とし，図D.2に上向き矢印で示した。

図D.3に本研究において観測されたGelsil基板上の振動応答に関する相図を示す。低密度の面密度範囲には⁴HeとGelsil基板との間で振動から離脱するデカップル相が存在し，そのデカップル温度は密度が増加すると低温側に移動する。そしておよそ23 mol/m² でデカップル相が消滅し，その近傍から高密度の領域では薄膜⁴He による超流動相が観測された。

0.0 0.5 1.0 1.5 10

20 30 40

T (K) n (µmol/m2 )

Nomal fluid Superfluid

Decoupled film

図D.3 超音波測定によるGelsil基板上のHe吸着膜の基板振動に対する応答状態図。

低密度領域では界面摩擦現象が観測され，デカップリング温度は面密度が増加すると低温側に移動する。ある密度以上では超流動転移が観測されている。

参考文献

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