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Formulation of quantum fluctuation of zero mode in inhomogeneous systems and its applications to cold atomic systems and nuclei

Research Project

Project/Area Number 16K05488
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Mathematical physics/Fundamental condensed matter physics
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

Yamanaka Yoshiya  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10174757)

Research Collaborator OHKUBO Shigeo  
NAKAMURA Yuusuke  
KUWAHARA Yukiro  
TAKAHASHI Junichi  
IMAI Ryousuke  
KAWAGUCHI Takuma  
TORII Yuusaku  
OYAMA Takahiro  
KATSURAGI Rei  
KAZAMA Yuuki  
HAYAKI Yuuto  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2017: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2016: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords場の量子論 / 自発的対称性の破れ / ゼロモード / アルファクラスター模型 / 冷却原子系 / 非平衡過程 / 開放系 / Dicke模型 / 自自発的対称性の破れ / 物性基礎論 / 理論核物理 / 原子・分子物理
Outline of Final Research Achievements

The zero mode associated with a spontaneous breakdown of a continuous symmetry plays a crucial role.Its quantum fluctuations have not been taken account of explicitly for infinite homogeneous systems.But it is not the case for finite inhomogeneous systems, for which a new consistent formulation to include zero mode fluctuations explicitly has been proposed recently. In this study, we apply it to cold stomic systems and nuclear systems descibed by the alpha cluster model, and to analyze physical effects of quantum fluctuations of the zero modes qunatitatively. The results can be tested experimentally.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

微視的世界の対称性のよい単純な理論から現実の多様で複雑な物質状態が説明する際に、量子系の「自発的対称性の破れ」という機構が欠かせない。その破れには「ゼロモード」という自由度が付随するが、これまではその効果が小さいという理由で計算に露わに取り込む必要がなかった。しかし、冷却原子系や原子核のような一様でない有限系ではゼロモードの量子的性質がむしろ物理的効果をもたらすようになる。この研究では、ゼロモードを正当に扱う計算に従ってそうした物理的効果を定量的に求めた。重要な自発的対称性の破れ機構の一面を明らかにする、全く新たな方法での研究と位置付けられる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (35 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (28 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Dynamical properties of the finite-size Dicke model coupled to a thermal reservoir2019

    • Author(s)
      R. Imai and Y. Yamanaka
    • Journal Title

      . Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 88 Issue: 2 Pages: 024401-024401

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.024401

    • NAID

      210000135096

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  • [Journal Article] Stability of symmetry breaking states in finite-size Dicke model with photon leakage2018

    • Author(s)
      R. Imai and Y. Yamanaka
    • Journal Title

      Phys. Lett. A

      Volume: 382 Issue: 46 Pages: 3333-3338

    • DOI

      10.1016/j.physleta.2018.09.002

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  • [Journal Article] Bose--Einstein condensation of alpha clusters and new soft mode in 12C-52Fe 4N nuclei in field theoretical superfluid cluster model2018

    • Author(s)
      R. Katsuragi, Y. Kazama, J. Takahashi, Y. Nakamura, Y. Yamanaka, and S. Ohkubo
    • Journal Title

      Phys. Rev. C

      Volume: 98 Issue: 4

    • DOI

      10.1103/physrevc.98.044303

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  • [Journal Article] Self-energy renormalization for inhomogeneous nonequilibrium systems and field expansion via complete set of time-dependent wavefunctions2018

    • Author(s)
      Y. Kuwahara, Y. Nakamura, and Y. Yamanaka
    • Journal Title

      Int. J. Mod. Phys B

      Volume: 1850111 Issue: 10 Pages: 1850111-1850111

    • DOI

      10.1142/s0217979218501114

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    • Author(s)
      Y.Nakamura, T.Kawaguchi, Y.Torii, and Y.Yamanaka
    • Journal Title

      Ann. Phys.

      Volume: 376 Pages: 484-498

    • DOI

      10.1016/j.aop.2016.12.020

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    • Author(s)
      Y.Nakamura, J.Takahashi, Y.Yamanaka, and S.Ohkubo
    • Journal Title

      Phys.Rev. C

      Volume: 94 Issue: 1 Pages: 014314-014314

    • DOI

      10.1103/physrevc.94.014314

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    • Author(s)
      M. Hoashi, Y. Nakamura, and Y.Yamanaka
    • Journal Title

      Phys. Review A

      Volume: 93 Issue: 4 Pages: 043622-043622

    • DOI

      10.1103/physreva.93.043622

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      高橋 淳一,山中 由也,大久保 茂男
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      26th International Conference on Atomic Physics (Barcelona, Spain)
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      J. Takahashi, R. Katsuragi, Y. Kazama, Y. Nakamura, Y. Yamanaka, S. Ohkubo
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  • [Presentation] 位相変換対称性が破れた系に対する4x4行列形式の非平衡thermo field dynamics2018

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      山中 由也, 中村 祐介, 今井 良輔, 大山 京尋
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    • Place of Presentation
      国立京都国際会館
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      2016-11-17
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      今井 良輔, 山中 由也
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    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2016-09-17
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      今井 良輔, 山中 由也
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      理研シンポジウム・iTHES研究会 「熱場の量子論とその応用」
    • Place of Presentation
      理化学研究所(和光)
    • Year and Date
      2016-08-22
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  • [Presentation] 非平衡Thermo Field Dynamicsにおける非一様系に対するエネルギーカウンター項の繰り込み2016

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      桑原 幸朗, 今井 良輔, 山中 由也, 中村 祐介
    • Organizer
      理研シンポジウム・iTHES研究会 「熱場の量子論とその応用」
    • Place of Presentation
      理化学研究所(和光)
    • Year and Date
      2016-08-22
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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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