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スピノール・ボース・アインシュタイン凝縮体におけるスピン乱流の理論的研究

Research Project

Project/Area Number 14J02524
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Atomic/Molecular/Quantum electronics
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

藤本 和也  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords量子エレクトロニクス / 冷却原子気体 / 乱流 / ボース・アインシュタイン凝縮体 / 超流動
Outline of Annual Research Achievements

本年度は,1. 1成分Bose-Eisntein凝縮体(BEC)におけるBogoliubov波乱流,2. 強磁性スピノールBECにおけるスピン波乱流,3. 超流動4Heにおける非一様量子乱流に関連する研究を行った.以下、それぞれの研究実績について記載する。

1. 1成分Bose-Eisntein凝縮体におけるBogoliubov波乱流--本研究はスピン自由度を持たない1成分BECにおける弱波動乱流の性質を解析・数値的に調べた.この乱流はBogoliubov波と呼ばれる素励起が弱く相互作用している波が支配的な乱流である.我々は1成分Gross-Pitaevskii(GP)方程式と弱波動乱流理論を用いて,巨視的波動関数,密度分布の相関関数,Bogoliubov波の波数分布に特徴的な-7/2,-3/2,-5/2乗則が現れうることを解析的に示し,また数値的にもそれらを確認した.加えて,実験観測についても議論を行った.
2. 強磁性スピノールBECにおけるスピン波乱流--本研究は,スピン1の自由度を持つ強磁性スピノールBECにおける弱波動乱流研究である.研究1とは異なり,このシステムではスピン波が支配的なスピン波乱流が実現する.我々は,スピン1スピノールGP方程式を解析・数値的に解くことで,スピン波乱流の性質を研究した.その結果,横方向のスピン相関関数にダイレクトカスケードとインバースカスケードに対応する-7/3乗則と-5/3乗則を見出した.しかし,実験観測については,十分に議論ができておらず,今後の課題として残った.
3. 超流動4Heにおける非一様量子乱流--本研究は,超流動4Heにおける非一様量子乱流の性質を調べた.考える状況は,有限温度の系で平行平板間において常流動体のみに印加速度場が与えられているシステムである.このとき,常流動体と平行平板による境界条件により,超流動体において非一様な量子乱流が実現する.我々は量子渦糸モデルの数値計算を行い,流れ方向の平均速度場に対数型の空間依存性が現れることを明らかにした.

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Direct and inverse cascades of spin-wave turbulence in spin-1 ferromagnetic spinor Bose-Einstein condensates2016

    • Author(s)
      Kazuya Fujimoto, Makoto Tsubota
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 93 Issue: 3 Pages: 033620-033620

    • DOI

      10.1103/physreva.93.033620

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Bogoliubov-wave turbulence in Bose-Einstein condensates2015

    • Author(s)
      Kazuya Fujimoto, Makoto Tsubota
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 91 Issue: 5

    • DOI

      10.1103/physreva.91.053620

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Logarithmic velocity profile of quantum turbulence of superfluid 4He2015

    • Author(s)
      Satoshi Yui, Kazuya Fujimoto, Makoto Tsubota
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 92 Issue: 22

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.224513

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Spin-superflow turbulence in spin-1 ferromagnetic spinor Bose-Einstein condensates2014

    • Author(s)
      Kazuya Fujimoto and Makoto Tsubota
    • Journal Title

      Physical Review A

      Volume: 90 Issue: 1

    • DOI

      10.1103/physreva.90.013629

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 強磁性スピノールBECのスピン波乱流におけるダイレクト・インバースカスケード2016

    • Author(s)
      藤本和也、坪田誠
    • Organizer
      物性研短期研究会「量子乱流と古典乱流の邂逅」
    • Place of Presentation
      東京大学物性研究所 千葉県柏市 柏の葉
    • Year and Date
      2016-01-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 超流動4Heの非一様量子乱流:渦糸の統計則と対数型速度分布則2016

    • Author(s)
      湯井悟志、藤本和也、坪田誠
    • Organizer
      物性研短期研究会「量子乱流と古典乱流の邂逅」
    • Place of Presentation
      東京大学物性研究所 千葉県柏市 柏の葉
    • Year and Date
      2016-01-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 強磁性スピノールBECにおけるスピン波乱流2015

    • Author(s)
      藤本和也、坪田誠
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      関西大学千里山キャンパス 大阪府吹田市山手町
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 量子乱流の壁法則:超流動速度場の対数型分布則2015

    • Author(s)
      湯井悟志、藤本和也、坪田誠
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      関西大学千里山キャンパス 大阪府吹田市山手町
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Weak Wave Turbulence in Atomic Bose-Einstein Condensates2015

    • Author(s)
      Kazuya Fujimoto and Makoto Tsubota
    • Organizer
      24th Annual International Laser Physics Workshop
    • Place of Presentation
      中国 上海
    • Year and Date
      2015-08-21
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bogoliubov wave turbulence in atomic Bose-Einstein condensates2015

    • Author(s)
      Kazuya Fujimoto and Makoto Tsubota
    • Organizer
      QFS2015: International Conference on Quantum Fluids and Solids
    • Place of Presentation
      アメリカ ニューヨーク バッファロー
    • Year and Date
      2015-08-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 原子気体Bose-Einstein凝縮体におけるBogoliubov波乱流2015

    • Author(s)
      藤本和也、坪田誠
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      早稲田大学 早稲田キャンパス(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 強磁性スピノールBECの乱流における相関関数の振る舞い2014

    • Author(s)
      藤本和也、坪田誠
    • Organizer
      「揺らぎと構造の協奏」冷却原子研究会
    • Place of Presentation
      学習院大学 目白キャンパス(東京都豊島区)
    • Year and Date
      2014-11-03
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Distribution of spin vortex in turbulence of ferromagnetic spin-1 spinor Bose-Einstein condensate2014

    • Author(s)
      Kazuya Fujimoto, Makoto Tsubota
    • Organizer
      Laser Science 2014
    • Place of Presentation
      アメリカ アリゾナ
    • Year and Date
      2014-10-19 – 2014-10-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] スピン1強磁性スピノールBose-Einstein凝縮体で実現するスピン-超流動乱流におけるエネルギースペクトル2014

    • Author(s)
      藤本和也、坪田誠
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      中部大学 春日井キャンパス(愛知県春日井市)
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Spin-superflow Turbulence in spinor Bose-Einstein condensates2014

    • Author(s)
      Makoto Tsubota and Kazuya Fujimoto
    • Organizer
      27th International Conference on Low Temperature Physics
    • Place of Presentation
      アルゼンチン ブエノスアイレス
    • Year and Date
      2014-08-06 – 2014-08-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Correlation of superfluid velocity in spin-superflow turbulence for ferromagnetic spin-1 spinor Bose-Einstein condensate2014

    • Author(s)
      Kazuya Fujimoto, Makoto Tsubota
    • Organizer
      23rd Annual International Laser Physics Workshop
    • Place of Presentation
      ブルガリア ソフィア
    • Year and Date
      2014-07-14 – 2014-07-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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