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回転希薄原子系との類似性に基づく広義の量子ホール系に関する研究

Research Project

Project/Area Number 16740164
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Condensed matter physics I
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

中島 龍也  東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (70281962)

Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2006: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Keywords回転する希薄原子系 / 広義の量子ホール系 / 南部・Goldstoneモード / 二層量子ホール系 / 量子相転移 / Hartree-Fock-Bogoliubov近似 / 量子モンテカルロ法
Research Abstract

量子ホール系と呼ばれる強磁場中の二次元電子系では,クリーンな系の特性は電子間クーロン相互作用によって決定される.この相互作用を粒子間の相対角運動量ごとに分解したものをHaldane擬ポテンシャルというが,半導体中の系ではこの擬ポテンシャルを連続的にコントロールするのは困難である.一方,トラップされた希薄原子系を高速回転させた系のハミルトニアンは,回転座標系で見ると実は磁場中の多粒子系のそれに他ならない.この希薄原子系ではFeshbach共鳴を用いることにより相互作用の短距離成分を連続的にコントロールできるうえ,相互作用の長距離成分も制御可能になりつつあり,従来のボーズ統計に加えてフェルミ統計に従う希薄原子系も実験的に追究されるようになった.つまり,クーロン相互作用するフェルミ系だけに限定されない広義の量子ホール系が観測対象となりつつある.我々はこの回転する希薄原子系に対して,まず低エネルギー励起と回転対称性の自発的破れとの関連を数値的及び解析的に詳細に調べた.この対称性の破れに関する南部・Goldstoneモードとしては,励起エネルギーがほぼギャップレスであるquadrupole modeとoctupole modeが候補となるが,我々は南部・Goldstoneモードが対称性の破れを回復しようとする特性に着目して,回転による渦糸侵入の際の密度空乏をどのモードが補償するかを,条件付き密度分布関数を角運動量分解することによって調べた.これにより,octupole modeが南部・Goldstoneモードにおける主要素であることを初めて明らかにした.また,Hartree-Fock-Bogoliubov近似を用いて,二層量子ホール系における横磁場起因の相転移に関して,相図を理論的に求めた.

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2006 2005 2004 Other

All Journal Article (15 results)

  • [Journal Article] Nambu-Goldstone Mode in a Rotating Dilute Bose-Einstein Condensate2006

    • Author(s)
      M.Ueda, T.Nakajima
    • Journal Title

      Physical Review A 73

      Pages: 43603-43603

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Theoretical phase diagram of bilayer ν=l quantum Hall system2006

    • Author(s)
      Y.Shimoda, T.Nakajima, A.Sawada
    • Journal Title

      Journal of Physics : Conference Series 38

      Pages: 180-180

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Analogy between rotating Bose-Einstein condensate and quantum Hall liquid2006

    • Author(s)
      Tatsuya Nakajima
    • Journal Title

      素粒子論研究 113

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Hartree-Fock-Bogoliubov studies of bilayer ν=2 quantum Hall systems2005

    • Author(s)
      Y.Shimoda, T.Nakajima, A.Sawada
    • Journal Title

      Modern Physics Letters B 19・11

      Pages: 539-548

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Hartree-Fock-Bogoliubov Studies of Bilayer v=2 Quantum Hall Systems2005

    • Author(s)
      Y.Shimoda, T.Nakajima, A.Sawada
    • Journal Title

      Modern Physics Letters B (in press)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Ground State Properties of Bilayer v=2 Quantum Hall States2005

    • Author(s)
      Y.Shimoda, T.Nakajima, A.Sawada
    • Journal Title

      International Journal of Modern Physics B (in press)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Quantum Monte-Carlo method without negative-sign problem for two-dimensional electron systems under strong magnetic fields2004

    • Author(s)
      S.Suzuiki, T.Nakajima
    • Journal Title

      Journal of Physical Society of Japan 73・5

      Pages: 1103-1106

    • NAID

      110001954815

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Excitation spectrum of Bilayer v=2 Quantum Hall Systems2004

    • Author(s)
      Y.Shimoda, T.Nakajima, A.Sawada
    • Journal Title

      Physica E 22

      Pages: 56-59

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Formulation and Application of Quantum Monte Carlo Method to Fractional Quantum Hall Systems2004

    • Author(s)
      S.Suzuki, T.Nakajima
    • Journal Title

      Physica E 22

      Pages: 160-163

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  • [Journal Article] 二次元ボーズ系におけるエネルギーギャップと励起スペクトル2004

    • Author(s)
      中島龍也
    • Journal Title

      素粒子論研究 109

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  • [Journal Article] Symmetry Breaking in Bose-Einstein Condensates

    • Author(s)
      M.Ueda, Y.Kawaguchi, H.Saito, T.Nakajima
    • Journal Title

      proceedings of International Conference on Atomic Physics 2006 (in press)

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  • [Journal Article] Many-body spectrum and Goldstone mode of a rotating Bose-Einstein condensate

    • Author(s)
      M.Ueda, T.Nakajima
    • Journal Title

      proceedings of 13th International Laser Physics Workshop (in press)

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Nambu-Goldstone Mode in a Rotating Dilute Bose-Einstein Condensate

    • Author(s)
      M.Ueda, T.Nakajima
    • Journal Title

      Physical Review A (in press)

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    • Author(s)
      Y.Shimoda, T.Nakajima, A.Sawada
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series (in press)

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  • [Journal Article] Analogy between rotating Bose-Einstein condensate and quantum Hall liquid

    • Author(s)
      Tatsuya Nakajima
    • Journal Title

      素粒子論研究 (in press)

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      2005 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2020-05-15  

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