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断熱消磁 だんねつしょうじadiabatic demagnetization

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

断熱消磁
だんねつしょうじ
adiabatic demagnetization

絶対温度 1K以下の極低温を得る方法の1つ。温度 Ti (約 1K) の冷媒と十分に熱接触している常磁性体に等温的に磁場を加えていくと (図のA→B) ,スピンの方向がそろって磁化され,エントロピーが小さい状態Bとなる。その後,エントロピーを変えないように断熱的に磁場を消去すると (図のB→C) ,この常磁性体は温度 Tf の状態Cに冷却される。到達温度 Tf の最低値は,スピンと他のイオン,スピン同士,および電子スピンと核スピンの間の相互作用によって決る。クロムカリウムミョウバン,セシウムマグネシウム硝酸塩などの常磁性塩を用いた断熱消磁では温度 10-3K まで冷却できる。近年では,核スピン断熱消磁により,核スピン系を温度 10-8K まで,また核スピン系に熱接触させた試料を温度 10-4K まで冷却することに成功している。

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百科事典マイペディアの解説

断熱消磁【だんねつしょうじ】

常磁性体を磁化し,次に外界と熱接触を断った状態で磁場を除いて1K以下の極低温を得る方法。1926年P.デバイ,W.F.ジオークにより,それぞれ独立に提案され,間もなく実験に成功。
→関連項目断熱変化

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世界大百科事典 第2版の解説

だんねつしょうじ【断熱消磁 adiabatic demagnetization】

物質中の電子や原子核がもつ磁気モーメントを,一定温度のもとで磁場をかけて分極させ,次に物質と外界との熱接触を断った状態で磁場をとり去る過程をいう。この過程により,一般には温度が下がるので,低温を発生させる方法として使われる。この冷却法は1926年P.デバイ,W.F.ジオークが,それぞれ独立に提案したもので,33年ジオークらによって実現され,従来の最低温度であった液体ヘリウムの減圧による0.3Kよりも低い温度が得られるようになった。

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日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

断熱消磁
だんねつしょうじ

磁場中の常磁性体を、周囲との熱接触を断って磁場をゼロにし、低温を得る方法。1K(絶対温度)よりも低温で常磁性をもつ化合物(たとえば鉄ミョウバンクロムミョウバンなど)を用い、のような装置でこれを1K付近まで冷却する。そこで常磁性化合物が1Kの液体ヘリウムと熱的につながった状態で、5000~1万5000ガウスの磁場を外から加える。この磁場のエネルギーによって、たとえばクロムミョウバンのなかのCr3+イオンのもつ電子スピンは磁力線の方向に整列する。これを等温磁化過程という。このときの磁化のエネルギーは磁化熱となるので、これを外側の液体ヘリウムに吸収させて化合物を1K付近に保たせる。ついで高真空排気ポンプで化合物のある空間のヘリウムガスを10-6トル(トルは圧力の単位)まで排気し、これによって化合物と液体ヘリウムとの熱接触を断ち切ったのち、等温磁化に用いた磁場を静かにゼロにする。これを断熱消磁過程という。その結果、クロムミョウバンは0.02K付近までの低温となる。この方法を断熱消磁という。
 1981年、原子核スピンを用いて同様の方法により、20マイクロK(1マイクロKは100万分の1K)付近を実現した。これを核断熱消磁といい、低温を得るための歴史的かつきわめて巧妙な方法である。[渡辺 昂]

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世界大百科事典内の断熱消磁の言及

【極低温】より

… ひとたび低温の液体が作られると,次にはそれを減圧して気化熱を奪うことによってさらに低い温度が作れるが,温度が下がると蒸気圧は急速に低下し,蒸発速度が遅くなるために,もっとも沸点が低い物質であるヘリウム3の液体を減圧して得られる実用的な温度は約0.3Kに制約される。液化気体
[より低い温度を求めて]
 液体ヘリウムの減圧で得られる0.3Kよりも低い温度は,まったく別の原理に基づいた断熱消磁による冷却,ヘリウム3‐ヘリウム4希釈冷却,ポメランチュク冷却などによって実現される。 断熱消磁の方法は,物質の中の電子,あるいは原子核がもつ磁気モーメントを,一定の温度に保ちながら外部から強い磁場をかけて磁場の方向にそろえて磁化し,次に物質を外界と断熱してから磁場を減少させるというものである。…

※「断熱消磁」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

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