【研究分野】応用物理学一般

【研究領域課題番号】15K13398 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

磁気冷凍 / 断熱消磁冷凍 / 超低温 / 熱スイッチ / 熱接触 / 磁気シールド / 磁気冷却 / 核磁気断熱消磁冷却 / ミリケルビン

【研究成果の概要】

絶対零度まで1/1000度の超低温度を連続的に発生できる新設計の断熱消磁型の冷凍機が実現可能であることを、詳細な熱および磁場計算を行うことで示した。磁気作業物質には、印可した外部磁場が原子核の位置で実効的に大きく増強されるPrNi5を使う。これを1テスラまでの比較的低い磁場を発生する小型の磁気シールド付超伝導電磁石に納めた二つの冷却ユニットを、二つの超伝導熱スイッチを介して、予冷用の希釈冷凍機と試料の間で直列接続する構成となっている。両ユニットの消磁と励磁を交互に繰り返すことで超低温を連続的に維持できる。これらの主要部品を開発し、設計通りの性能をもつことを確認した。

【研究の社会的意義】

絶対零度まで1/1000度の超低温環境を連続的に発生できる小型の新型冷凍機が実現できることを数値計算で示し、そのための主要な要素技術の開発に成功した。この冷凍機が最終的に完成すれば、物質の新現象や新機能を探る温度範囲を大きく拡げ、熱雑音を減らして観測機器の感度を著しく向上できるので、物質科学や宇宙・素粒子研究などさまざまな基礎研究の分野で新たな発見につながると期待される。本研究でその技術革新が大きく現実に近づいた。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)