京都大学ELCAS(エルキャス)

平成27年度以前のレポート

物理

物理の2012年9月15日の内容はこちら

実習指導

米澤 進吾(固体量子物性研究室 助教)

チューター

梶川 知宏(修士課程 2回生)
西村 佳吾(修士課程 1回生)

ボランティア

なし

実施場所

理学部5号館 115号室

実習内容

最初に超伝導の歴史や原理、基本的な性質についての講義を行った。

 その後、今回実験に用いる高温超伝導体YBCOの説明をし、実際にYBCOを液体窒素で冷やして磁石を浮かべ、うまく浮かせる方法を考えるという実験を行った。

 最後に超伝導体のゼロ抵抗を観測するための方法(4端子法や温度計の種類)を学習した後、YBCOに端子付けをして冷却しゼロ抵抗の観測を行った。

超伝導体の磁気浮上の実験
超伝導体の磁気浮上の実験

超伝導の講義
超伝導の講義


超伝導体YBCOの抵抗測定
超伝導体YBCOの抵抗測定

高温超伝導体YBCOへの端子付け
高温超伝導体YBCOへの端子付け


受講生の感想

  • 液体窒素で冷やすだけで高温超伝導体の物質がマイスナー効果で浮いていた!スプーンに乗せてやるとすごく反発しているのが感じれて、良かった。YBCOの構造がCuとOがすごく規則的に並んでいて驚いた。YBCOを液体窒素で冷やして、抵抗の値をグラフ化していくだけで超伝導がよく分かってゼロ抵抗になったのも確認できた。今回は実験が多くて、高校ではまだあまり実験をしていないので楽しかった。こんなに液体窒素を使えないのでいい体験になった。
  • 生の超伝導を初めてみた。はじめて液体窒素に指を入れた。また、銀ペーストなんかをつかった作業もはじめてした。学校でははんだづけしかしたことがなかった。そして抵抗値をはかるのに4端子法という方法でやった。これは十分大きな電流に対して小さい電流を無視してもかまわないという方法で、極限の考えかたとよく似ていると思った。十分に大きなものに対して小さいものを無視できるというこの考え方は他にも役に立ちそうだと思った。また、量子化された磁束が複素函数で表されることと深く関係があるという話があったが、数学の上に物理が成り立つことを感じた。
  • 今日はELCASに来て初の実験をした。学校での物理の実験とは全然違っていて、端子を使って実験するのは初めてだった。超伝導という現象を電子回路を使って測定していくという作業はとても新鮮だった。(端子に超伝導体を直接ひっつけるというのにも驚いた)先生もおっしゃっていましたが、大学で理学物理といえば、やっぱり素粒子を思い浮かべてしまうが、超伝導もとても面白かった。超伝導のしくみについては疑問が残ったので家でしっかり復習したいと思う。
  • 初めて見る超伝導にとても感動した。私は、そもそも液体窒素を見るのも初めてだったので、初めからずっとわくわくしていた。最初のマイスナー効果の実験では、磁石が宙に浮いておどろいたと同時に、すごく興味がわいた。私は、まだ高校で物理を習っていないので、周りの人に比べて知識も少ないし、初めはとても不安だったが目の前の実験で理論上のことが本当に起こっていて理解しやすかった。YBCOのゼロ抵抗の実験では抵抗がだんだん減っていくのを見たりすることができてとてもおもしろかった。時間も忘れるくらい楽しかった。
  • 今回は、4時間フルで体験コースということで、たくさん実験をさせて頂けました。内容は、前回に引き続き超伝導についてのことでした。前回よりも深く、超伝導について理解できたと思います。特に興味深かったのは、マイスナー効果です。温度が下がるだけで、磁力に変化があるというのは、私にとっては新発見でした。マイスナー効果を実感するためにした実験は、なかなか難しくもありましたが、皆で楽しくやれて今回で交流も深められたと思います。わたしは、超伝導というのは聞いたことはありましたが、それがどんなものか詳しく知ったのは今回が初めてです。これからもELCASで様々なことを知っていきたいと思います。ありがとうございました。

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