超流動ヘリウム3

理研ニュースからです。

■超流動ヘリウム3で新しい現象を見いだす 河野公俊 基幹研究所 河野低温物理研究室 主任研究員

ヘリウムには、中性子が1個少ないヘリウム3（3He）という同位体がある。ヘリウム3は陽子2個+中性子1個+電子2個からなり、合計数5の奇数なのでフェルミ粒子である。ところがこのヘリウム3も、0.001K以下にすると超流動状態になる。これはヘリウム3の原子が二つ一組の“クーパーペア”となることで、合成数5+5=10で偶数となり、ボーズ粒子として振る舞い、ボーズ・アインシュタイン凝縮を起こすからだと考えられている。
　ヘリウム3の超流動の研究は、ある温度（転移温度）以下で電気抵抗がゼロになる超伝導現象のメカニズム解明にも貢献する。超伝導は、フェルミ粒子である電子がクーパーペアをつくり、ボーズ・アインシュタイン凝縮を起こすことで現れる現象だからだ。

ボーズ・アインシュタイン凝縮ね、ってよくわかっていなかったよ。勉強せねば、と思うが、この記事を読むので精一杯だ。

　しかしその後、従来のBCS理論だけでは説明し切れない新しいタイプの超伝導現象が発見された。一つは、1970年代後半から見つかり始めたセリウムやウラン化合物の超伝導、もう一つは1986年に発見された銅酸化物系の高温超伝導である。現在、転移温度の最高記録は、高圧下で160K（約－113℃）に達している。

　これら新しいタイプの超伝導メカニズムを解明し、より高い転移温度で超伝導を示す物質を開発するための基礎研究が、世界中で盛んに行われている。低温に冷やさずに電気抵抗がゼロになる超伝導体を開発できれば、それを送電線や電子デバイス技術に応用して、エネルギー問題の解決に大きく貢献できると期待されているのだ。

そうですか、エネルギー問題に役立つのなら、バンバン投資してバンバン研究しないといけませんね。

「先日、ノーベル物理学賞を受賞された南部陽一郎博士は、超流動や超伝導現象からヒントを得て、“対称性の破れ”に関する理論を提唱しました」 　対称性の破れは、宇宙誕生と物質創成にかかわる。物質をつくる粒子には質量などの性質が同じで電荷が反対の反粒子がある。超高温の火の玉宇宙として誕生した宇宙には光のみが存在した。その宇宙が膨張するとともに温度が下がる過程で、光から粒子と反粒子が生まれた。ほとんどの粒子と反粒子は衝突して光に戻ったが、対称性の破れによって粒子だけがわずかに生き残ったらしい。そのような宇宙誕生と物質創成のメカニズムを、河野主任研究員はヘリウム3の実験によって探ろうとしている。「宇宙の温度が下がり、光だけの宇宙から対称性の破れによって物質が創成された過程と、ヘリウム3を冷やして常流動から異方性を持つ超流動A相に変わる過程に、対応関係があるという仮説があるのです」

アマサイはエネルギー問題なんてどうでもいいです。宇宙生成の研究に役立つ方がずっといいです。河野先生、ノーベル賞級の仕事を是非是非なさったください。

河野低温物理研究室

いや、新電子デバイスの方がノーベル賞にはつながるわな。人気blogランキング・自然科学にぷちっとな。【押す】
≪コメントは応接室にお願いします。≫